Измина почти четиридесет години от началото на Вояджър 1 и 2 мисии посетиха системата на Сатурн. Докато сондите летяха от газовия гигант, те успяха да заснемат невероятни изображения с висока разделителна способност на атмосферата на планетата, нейните много луни и нейната емблематична пръстенна система. Освен това сондите разкриха също, че Сатурн бавно губи пръстените си със скорост, която ще ги види след около 100 милиона години.
Съвсем наскоро Касини орбитърът посети системата на Сатурн и прекара над 12 години в изучаване на планетата, нейните луни и пръстенната система. И според нови изследвания, базирани на Касини данни, изглежда, че Сатурн губи пръстените си с максималната скорост, предвидена от пътник мисии. Според проучването, пръстените на Сатурн се забиват от газовия гигант със скорост, която означава, че могат да изчезнат за по-малко от 100 милиона години.
Изследването, което наскоро се появи в списанието Икар беше ръководен от Джеймс О’Доногю от центъра за космически полети на Годард на НАСА и включваше членове от лабораторията за реактивни двигатели на НАСА, Центъра за космическа физика, Корпорацията за космически изследвания, Университета в Лестър и Университетския колеж в Лондон.
Според данните, получени от пътник сонди през 1980 и 1981 г., ледените частици от пръстените на Сатурн се изтеглят от гравитацията на планетата, след като стават обект на магнитното поле на Сатурн - което ги превръща в прашен „пръстен от дъжд“ в горната атмосфера на Сатурн. Но както Джеймс Донахю посочи в неотдавнашното съобщение на НАСА, ситуацията може да е по-лоша, отколкото първоначално се подозира:
„Смятаме, че този„ пръстен от дъжд “източва количество водни продукти, които могат да запълнят басейн с олимпийски размери от пръстените на Сатурн за половин час. Само от това цялата система на пръстени ще изчезне след 300 милиона години, но добавете към това измереният пръстен-материал на Касини, попаднал в екватора на Сатурн, а пръстените ще имат по-малко от 100 милиона години. Това е сравнително кратко в сравнение с възрастта на Сатурн от над 4 милиарда години. "
Касини изучава загубата на пръстеновидния материал на Сатурн като част от неговия Grande Finale, където космическият кораб е прекарал оставащото си гориво, провеждайки 22 орбити между Сатурн и неговите пръстени. Това беше важно постижение, тъй като корабът Касини отиде там, където никой космически кораб не се е осмелил да отиде и дори не е бил проектиран да лети в тази среда.
Въпреки това, Касини успя да получи информация, потвърждаваща какво пътник сонди, наблюдавани преди десетилетия, както и отговор на вековна мистерия за пръстените на Сатурн. По принцип учените отдавна се чудят дали Сатурн се е образувал с пръстените си или ги е придобил по-късно в живота. Това ново изследване показва, че най-вероятно е последният сценарий и че Сатурн ги е придобил сравнително наскоро в своята история.
Според проучването си О'Донахуе и неговите колеги прецениха, че е малко вероятно пръстенната система на Сатурн да е по-стара от 100 милиона години, тъй като ще отнеме толкова време, за да може С-пръстенът да стане толкова плътен, колкото B-пръстена, до какво това е днес. В това отношение, обяснява O’Donoghue, човечеството има щастието да бъде в момент, когато пръстените все още са били там:
„Имаме късмет, че сме наоколо, за да видим пръстеновата система на Сатурн, която изглежда е в средата на живота си. Ако обаче пръстените са временни, може би просто сме пропуснали да видим гигантски пръстенови системи на Юпитер, Уран и Нептун, които днес имат само тънки пръстени! “
Както бе отбелязано, първите намеци за „пръстен от дъжд“ идваха от пътник мисии, които са резултат от наблюдения на това, което се смята за три несвързани явления. Те включват вариации в електрически заредената йоносфера на Сатурн, промени в плътността на пръстените на Сатурн и тесни тъмни ивици, обграждащи северните средни ширини на планетите.
През 1986 г. Джак Конърни - изследовател от космическия център на Годард на НАСА и съавтор на скорошното проучване - публикува изследователска книга, която свързва тези тъмни ленти с формата на магнитното поле на Сатурн. С две думи той предложи електрически заредените частици лед от пръстените на Сатурн да текат надолу по линиите на невидимото магнитно поле и да се отлагат като вода в горната атмосфера на Сатурн.
Според Конърни тези частици стават електрически заредени или от UV лъчение от Слънцето, или от плазмени облаци, причинени от микрометеороиди, бомбардиращи пръстените. След като това се случи, частиците ще усетят притеглянето на магнитното поле на Сатурн и ще бъдат изтеглени от гравитацията на Сатурн по полеви линии, които ще ги депонират в горната атмосфера.
Тези частици лед биха се изпарили и химически взаимодействат с йоносферата на Сатурн, което би довело до измиване на маранята в стратосферата. Тези области биха изглеждали по-тъмни при отразена светлина, като по този начин създават вид на затъмнени ленти в атмосферата на Сатурн. Друг резултат би бил увеличен живот на електрически заредените частици, известни като H3 + йони (които са съставени от три протона и два избора).
Присъствието на тези йони беше как О'Доногю и неговият екип успяха да потвърдят теорията на Конърни. Използвайки телескопа Keck, екипът успя да наблюдава тези йони в северното и южното полукълбо на Сатурн благодарение на начина, по който те светят в инфрачервения спектър (което се случва при взаимодействие със слънчевата светлина). Тези ленти са наблюдавани на места, където линиите на магнитното поле, които се пресичат с равнината на пръстена, навлизат в планетата.
След това те анализираха светлината, за да определят количеството дъжд, взаимодействащо с йоносферата на Сатурн, което ще покаже колко по пътя на ледените частици се изтеглят от пръстените на Сатурн. Това, което те откриха, е, че отговаря на високите стойности, получени от Конърни и неговите колеги в тяхното проучване от 1986 г.
Екипът откри и светеща лента на по-голяма географска ширина в южното полукълбо, която се оказва мястото, където магнитното поле на Сатурн се пресича с орбитата на Енцелад. От известно време астрономите знаят, че гейзерите, които периодично изригват от южния полярен регион на Енцелад (които са резултат от геоложки дейности във вътрешността), са отговорни за попълването на Е-пръстена на Сатурн.
Тази последна констатация показва, че някои от ледените частици, които Енцелад изпуска, валят и върху Сатурн, което също допринася за тъмните ленти на планетата. Както Конърни посочи:
„Това не беше пълна изненада. Идентифицирахме Енцелад и Е-пръстена като обилен източник на вода въз основа на друга тясна тъмна лента в старото изображение на Вояджър. "
Гледайки напред, екипът би искал да види как се променя пръстеновидният дъжд в резултат на сезонните промени на Сатурн. Орбиталният период на Сатурн, който е 29,4 години, кара пръстените му да бъдат изложени на различна степен на слънчева светлина. Тъй като излагането на ултравиолетова светлина зарежда ледени зърна в пръстена и ги кара да взаимодействат с магнитното поле на Сатурн, вариращите нива на експозиция трябва да имат пряко влияние върху количеството на пръстена в горната атмосфера.
Тези открития, които карат учените да преосмислят своите досегашни предположения за системата на Сатурн, са само най-новото откритие, идващо от Касини мисия. Въпреки че орбитарят приключи мисията си преди две години, като се разби в атмосферата на Сатурн, данните, които изпрати обратно, все още предизвикват някои по-стари теории за Сатурн, докато потвърждават други.
Не забравяйте да разгледате тази анимация на изчезващите пръстени на Сатурн, с любезното съдействие на космическия център на НАСА Годдард:
