Кільця Сатурна отримали новую історію

Дослідники з лабораторії реактивного руху NASA (JPL) нещодавно опублікували роботу, у якій проаналізували дані, отримані від космічного апарата Кассіні під час його останніх витків навколо планети.

Нові дані пролили світло на внутрішню будову планети, але щобільше – вказали на вік знаменитих кілець Сатурна.

Плоди “Великого фіналу Кассіні”

У вересні 2017 року світ з захопленням спостерігав за завершенням 20-річної місії міжпланетної станції Кассіні, космічного апарата, що досліджував Сатурн та його супутники. Перш ніж назавжди зникнути в атмосфері газового гіганта, аппарат до останнього моменту передавав дані на Землю. Це дозволило завершити багаторічну місію справді “Великим фіналом” – 22 обертами станції між планетою та внутрішнім краєм її кілець.

Дослідники з NASA продовжували аналізувати ці дані та опублікували роботу, яка містить досить цікаві висновки. По-перше, близький проліт біля Сатурна дозволив оцінити, з якою швидкістю обертаються різні шари його атмосфери біля екватора. Виявилося, що навколо усього екватора Сатурна пролягає потужний атмосферний потік, який досягає в глибину 9 000 кілометрів, тобто становить три чверті діаметра Землі. У цьому велетенському об’ємі щільні хмари сатурніанської атмосфери обертаються приблизно на 4 відсотки швидше, ніж шари, що лежать під ними.

Більшу частину маси Сатурну складають водень та гелій. Але гравітація планети дуже сильно впливає на те, як ці гази поводять себе на різній глибині. Досі вважалося, що шар, у якому ці речовини ще поводять себе як гази, достатньо тонкий і не має чіткої межі з більш глибокими шарами. Однак виявилося, що Сатурн має достатньо сильне розшарування по глибині. За новими оцінками, маса силікатного (кремнієвого) ядра Сатурна є приблизно такою самою, як і вважалося раніше – 15-18 мас Землі.

Молоді кільця

Але ще цікавішими виявилися дослідження впливу гравітації самих кілець на траєкторію Кассіні. Досі вчені оцінювали масу кілець, виходячи зі спостережень так званих спиць – лінійних утворень, що час від часу виникають поперек кілець планети. Вони являють собою хвилі перерозподілу маси часток, із яких складаються кільця планети. Виходячи з цих достатньо неточних оцінок, спеціалісти NASA попередньо розрахували, як буде впливати гравітація кілець на станцію.

Досі вважалося, що маса кілець Сатурну складає близько 3×10¹⁹ кілограм. Дослідники вважали, що кільця утворилися ще на світанку Сонячної системи. Нова ж оцінка розкриває іншу історію – їхня маса принаймні удвічі менша та складає близько 1,54×10¹⁹.

Оскільки частинки з кілець постійно падають дощем на Сатурн, така їхня маса може свідчити про те, що насправді вони утворилися усього кілька сотень, а то й кілька десятків мільйонів років тому в результаті розпаду якогось відносно невеликого тіла.

Нове дослідження у черговий раз доводить, що наші уявлення про Всесвіт як про статичну структуру є хибними. Планети-гіганти – це не просто велетенські газові бульбашки. У їхніх глибинах вирують велетенські та складні газові потоки. Колір планет може змінюватися в залежності від купи факторів, а супутники планет гігантів можуть розпадатися, утворюючи вражаючі системи кілець, які згодом теж зникають в динамічних процесах.

Science (2019), doi: 10.1126/science.aat2965.