Þrjár rannsóknir benda til að hringar Satúrnusar séu 100 til 400 milljón ára gamlir og hverfi innan nokkur hundruð milljón ára.
Niðurstöður þriggja rannsókna, sem byggja á gögnum frá Cassini geimfari NASA, benda til þess að hringar Satúrnusar séu ekki aðeins ungir heldur líka skammlífir. Þeir urðu mögulega til á tímum risaeðlanna og munu þynnast og hverfa innan nokkur hundruð milljón ára.
Satúrnus skartar stærsta hringakerfinu af reikistjörnum sólkerfisins. Þeir eru að langmestu úr hreinum vatnsís en örlítill hluti er utanaðkomandi ryk frá geimörðum, þ.e. brotum úr smástirnum, halastjörnum og loftsteinum sem eru minni en sandkorn að stærð.
Reikistjörnufræðingar hafa ekki verið á einu máli um hvort hringarnir séu gamlir eða ungir, þ.e. hvort þeir hafi orðið til skömmu eftir að Satúrnus myndaðist eða á síðustu nokkur hundruð milljónum ára.
Heildarmassi hringanna og „hreinleiki“ þeirra gefa vísbendingar um uppruna og aldur hringanna. Utanaðkomandi geimryk skellur stöðugt á þeim og mengar eða óhreinkar með tímanum. Því skítugri sem hringarnir eru, þeim mun eldri eru þeir.
Satúrnus á mynd sem Hubble geimsjónauki NASA og ESA tók 20. júní 2019. Mynd: NASA, ESA, A. Simon (Goddard Space Flight Center), and M.H. Wong (University of California, Berkeley
Í þremur nýjum rannsóknum voru þessir þættir skoðaðir gaumgæfilega í fyrsta sinn. Kannað var hve hreinir hringarnir eru, hversu mikið af og hve hratt geimryk skellur á ísögnunum í þeim og hvernig sú geimrykdemba breytir hringunum með tímanum. Þegar þessir þættir eru kannaðir saman fæst betri hugmynd um aldur hringanna og hve lengi þeir endast.
Gögnin byggja á mælingum sem gerðar voru með Cosmic Dust Analyzer rykmælitækinu á Cassini geimfarinu sem hringsólaði um Satúrnus í tæp 13 ár eða frá 2004 til 2017. Niðurstöðurnar voru birtar í þremur greinum í tímaritunum Science Advances og Icarus.
Í fyrstu greininni er reiknað út hve mikið af geimörðum eða geimryki falla á hringana og þar af leiðandi hversu mjög þeir ættu að hafa óhreinkast frá myndun. Einnig er reiknað hversu hratt geimrykið streymir inn í hringakerfið en það gefur vísbendingar um uppruna ryksins.
Niðurstöðurnar benda til þess að hringarnir, miðað við innflæði ryks og hve hreinir þeir eru, geta ekki hafa orðið fyrir rykdembu í meira en 100 til 400 milljón ár. Meginhluti ryksins er tiltölulega hægfara og ættað úr Kuipersbeltinu.
Önnur rannsóknin styður þessa ályktun. Í henni eru gerð eðlisfræðileg líkön um þróun hringanna til langs tíma sem benda til að hringarnir hafi sennilegast náð núverandi massa á aðeins nokkur hundruð milljónum ára. Þeir hafi líklegast orðið til eftir að óstöðugir flóðkraftar (sömu kraftar og valda flóði og fjöru) splundruðu ístungli eða -tunglum í kringum Satúrnus.
Satúrnus gæti því hafa verið hringalaus í meira en 4 milljarða ára. En hversu lengi munu hringarnir endast? Í Cassini leiðangrinum uppgötvaðist að hringarnir missa massa hratt þegar efni úr innstu hringunum fellur inn í reikistjörnuna. Hvernig og hvers hratt var viðfangsefni rannsóknarinnar sem kynnt er í þriðju greininni .
Enn og aftur leika geimörður lykilhlutverk. Árekstrar geimarða við ísinn í hringunum og leifar þeirra árekstra ýtir efninu eins og eftir færibandi inn að Satúrnusi. Þegar reiknað er út hve hratt þetta gerist kemur í ljós að Satúrnus mun, að öllum líkindum, glata hringunum sínum innan nokkur hundruð milljón ára.
„Niðurstöðurnar segja okkur að stöðugir árekstrar utanaðkomandi efnis óhreinki ekki aðeins hringana, heldur spæni þá upp með tímanum,“ sagði Paul Estrada meðhöfundur greinanna þriggja og vísindamaður hjá NASA Ames. „Hugsanlega eru þunnir og dimmir hringar Úranusar og Neptúnusar afleiðing sama ferlis. Það að hringar Satúrnusar séu enn stórir og bjartir er merki um að þeir eru ungir.“
Hringarnir eru sem sagt ungt og tímabundið en stórkostlegt einkenni Satúrnusar. Í stað þess að syrgja örlög þeirra ættum sennilega bara að vera þakklát fyrir að vera uppi á þeim tímum þegar þeir skarta sínu fegursta.
Svo heppilega vill til að við getum barið þá augum næsta haust þegar Satúrnus verður áberandi bjartur á kvöldhimninum yfir Íslandi. Nýttu tækifærið og líttu eftir þeim.
Hringar Satúrnusar eru ungir og skammlífir
Sævar Helgi Bragason 23. maí 2023 Fréttir
Þrjár rannsóknir benda til að hringar Satúrnusar séu 100 til 400 milljón ára gamlir og hverfi innan nokkur hundruð milljón ára.
Niðurstöður þriggja rannsókna, sem byggja á gögnum frá Cassini geimfari NASA, benda til þess að hringar Satúrnusar séu ekki aðeins ungir heldur líka skammlífir. Þeir urðu mögulega til á tímum risaeðlanna og munu þynnast og hverfa innan nokkur hundruð milljón ára.
Satúrnus skartar stærsta hringakerfinu af reikistjörnum sólkerfisins. Þeir eru að langmestu úr hreinum vatnsís en örlítill hluti er utanaðkomandi ryk frá geimörðum, þ.e. brotum úr smástirnum, halastjörnum og loftsteinum sem eru minni en sandkorn að stærð.
Reikistjörnufræðingar hafa ekki verið á einu máli um hvort hringarnir séu gamlir eða ungir, þ.e. hvort þeir hafi orðið til skömmu eftir að Satúrnus myndaðist eða á síðustu nokkur hundruð milljónum ára.
Heildarmassi hringanna og „hreinleiki“ þeirra gefa vísbendingar um uppruna og aldur hringanna. Utanaðkomandi geimryk skellur stöðugt á þeim og mengar eða óhreinkar með tímanum. Því skítugri sem hringarnir eru, þeim mun eldri eru þeir.
Satúrnus á mynd sem Hubble geimsjónauki NASA og ESA tók 20. júní 2019.
Mynd: NASA, ESA, A. Simon (Goddard Space Flight Center), and M.H. Wong (University of California, Berkeley
Í þremur nýjum rannsóknum voru þessir þættir skoðaðir gaumgæfilega í fyrsta sinn. Kannað var hve hreinir hringarnir eru, hversu mikið af og hve hratt geimryk skellur á ísögnunum í þeim og hvernig sú geimrykdemba breytir hringunum með tímanum. Þegar þessir þættir eru kannaðir saman fæst betri hugmynd um aldur hringanna og hve lengi þeir endast.
Gögnin byggja á mælingum sem gerðar voru með Cosmic Dust Analyzer rykmælitækinu á Cassini geimfarinu sem hringsólaði um Satúrnus í tæp 13 ár eða frá 2004 til 2017. Niðurstöðurnar voru birtar í þremur greinum í tímaritunum Science Advances og Icarus.
Í fyrstu greininni er reiknað út hve mikið af geimörðum eða geimryki falla á hringana og þar af leiðandi hversu mjög þeir ættu að hafa óhreinkast frá myndun. Einnig er reiknað hversu hratt geimrykið streymir inn í hringakerfið en það gefur vísbendingar um uppruna ryksins.
Niðurstöðurnar benda til þess að hringarnir, miðað við innflæði ryks og hve hreinir þeir eru, geta ekki hafa orðið fyrir rykdembu í meira en 100 til 400 milljón ár. Meginhluti ryksins er tiltölulega hægfara og ættað úr Kuipersbeltinu.
Önnur rannsóknin styður þessa ályktun. Í henni eru gerð eðlisfræðileg líkön um þróun hringanna til langs tíma sem benda til að hringarnir hafi sennilegast náð núverandi massa á aðeins nokkur hundruð milljónum ára. Þeir hafi líklegast orðið til eftir að óstöðugir flóðkraftar (sömu kraftar og valda flóði og fjöru) splundruðu ístungli eða -tunglum í kringum Satúrnus.
Satúrnus 22. september 2022. Mynd: NASA/ESA/STScI
Satúrnus gæti því hafa verið hringalaus í meira en 4 milljarða ára. En hversu lengi munu hringarnir endast? Í Cassini leiðangrinum uppgötvaðist að hringarnir missa massa hratt þegar efni úr innstu hringunum fellur inn í reikistjörnuna. Hvernig og hvers hratt var viðfangsefni rannsóknarinnar sem kynnt er í þriðju greininni .
Enn og aftur leika geimörður lykilhlutverk. Árekstrar geimarða við ísinn í hringunum og leifar þeirra árekstra ýtir efninu eins og eftir færibandi inn að Satúrnusi. Þegar reiknað er út hve hratt þetta gerist kemur í ljós að Satúrnus mun, að öllum líkindum, glata hringunum sínum innan nokkur hundruð milljón ára.
„Niðurstöðurnar segja okkur að stöðugir árekstrar utanaðkomandi efnis óhreinki ekki aðeins hringana, heldur spæni þá upp með tímanum,“ sagði Paul Estrada meðhöfundur greinanna þriggja og vísindamaður hjá NASA Ames. „Hugsanlega eru þunnir og dimmir hringar Úranusar og Neptúnusar afleiðing sama ferlis. Það að hringar Satúrnusar séu enn stórir og bjartir er merki um að þeir eru ungir.“
Hringarnir eru sem sagt ungt og tímabundið en stórkostlegt einkenni Satúrnusar. Í stað þess að syrgja örlög þeirra ættum sennilega bara að vera þakklát fyrir að vera uppi á þeim tímum þegar þeir skarta sínu fegursta.
Svo heppilega vill til að við getum barið þá augum næsta haust þegar Satúrnus verður áberandi bjartur á kvöldhimninum yfir Íslandi. Nýttu tækifærið og líttu eftir þeim.