кільця

Коли зонди "Вояджер" відвідали Сатурн у 1980-х роках і провели вимірювання на системі гігантських планет, включаючи кільця, їх результати припустили, що крижаний матеріал у кільцях досить небезпечно зменшувався. За допомогою вимірювань та спостережень космічного корабля "Кассіні" нам з того часу вдалося дізнатися набагато більше про ситуацію, і тепер очевидно, що значення, оцінені на основі вимірювань "Вояджерів", не були надмірними. Кожні півгодини з кілець Сатурна в атмосферу гігантської планети падає достатньо крупинок льоду, щоб заповнити олімпійський басейн, а залишковий ресурс кільцевої системи оцінюється в 292 мільйони років. Число здається великим, але це лише момент відносно всієї тривалості життя планети.

Американсько-англійська дослідницька група обробляла наземні спостереження, зроблені за допомогою телескопа Кека в 2011 році, головне питання, звичайно, було, коли могла формуватися кільцева система, формуватися разом із Сатурном чи розвиватися набагато пізніше? Дослідження підтверджують останню відповідь, дуже ймовірно, що кільцям ледве 100 мільйонів років, і якщо тривалість життя кільцевої системи настільки коротка, може бути, що ми просто «народились не в той час» для інші планети-гіганти, щоб побачити їх кільця в епоху розквіту. Сьогодні кільця навколо Юпітера, Урана та Нептуна - це лише тонкі смуги, і їх не можна порівняти зі складною і дуже значною системою Сатурна. Якби кільцева система могла прожити лише кілька сотень мільйонів років, вона легко могла бути такою ж вражаючою і великою в минулому навколо інших планет. Кільця Сатурна, ймовірно, були створені в результаті зіткнення колишніх крижаних супутників, орбіти яких могли бути порушені гравітаційним ефектом сусіднього небесного тіла.

Коли «Вояджери» помітили Сатурн, першими підозрілими ознаками, через які виникала можливість «дощу», що випадає з кільця на планету, були, здавалося б, незалежні події: дивна мінливість в іоносфері планети, зміна щільності в кільці та три темні смуги, що оточували у стратосфері Сатурна, у північній середній широті планети. Смуги, виявлені Вояджером, були прив'язані до магнітної силової лінії на планеті в дослідженні 1986 року, і було висунуто гіпотезу про те, що вони могли утворитися через електрично заряджені кільцеві частинки, що надходять на планету вздовж силових ліній. Кільцева система складається з частинок розміром від декількох метрів до мкм, останні є основним джерелом втрат. З плазми, що утворюється при електричному зіткненні крихітних частинок. На заряджені частинки вже здатне впливати магнітне поле планети, і частинки рухаються в напрямку планети по силових лініях. Заряд практично порушує баланс, який існував між швидкістю циркулюючих частинок і гравітаційним тягою планети, попередньо утримуючи частинки в кільці. Потрапляючи у верхні шари атмосфери планети, ці частинки випаровуються, а вміст води реагує з атмосферою.


Звідки ми все це знаємо? Спостереження в біноклі Кека виявили інфрачервону світність, походження якої пов’язане з позитивними іонами водню, що утворюються в цих реакціях.
Розраховано, що на планету з кілець надходить 0,4-2,8 т води в секунду! Атмосфера досягається в обох смугах як північної, так і південної півкуль, тому частинки можна було чітко побачити в записах. Однак вони виявили ще одну смугу, прив’язану до Енцеладу: у південній півкулі, але набагато ближче до полюса, на 62 градуси південної широти. За допомогою відомих гейзерів з крижаного місяця матеріал зазнає подібних змін, як матеріал кільця, і він також може наблизитися до планети за допомогою магнітних силових ліній. Ці результати також підтверджуються абсолютно незалежним дослідженням, заснованим на вимірах Кассіні, так що результати вимірювань, які зараз проводяться за допомогою трьох незалежних приладів, з великою часткою ймовірності привели до правильних даних та висновків.

Оскільки кільцева система Сатурна отримує різне освітлення протягом 29,4-річної циркуляції, то і УФ-випромінювання, що досягає частинок, призводить до різної кількості частинок, що надходять на планету. Я хотів би поширити спостереження Кека 2011 року на інші періоди тиражу та додатково уточнити дані з урахуванням частки змін.

Результат дослідження був опублікований у випуску "Ікар" від 17 грудня. Оригінальну статтю англійською мовою можна знайти тут.

Моніка Ланді-yeєбнар
(Більше перекладів від автора на facebook: Небо - На землі - Підземка)