Saturn, szósta planeta od Słońca. Pierścienie Saturna to układ płaskich koncentrycznych formacji lodu i pyłu, znajdujących się w równikowej płaszczyźnie planety. Planeta ma siedem głównych (A, B, C, D, E, F, G) i wiele małych pierścieni.
Otwarcie pierścieni Saturna
1610 - Galileo Galilei jako pierwszy zobaczył pierścienie Saturna swoim teleskopem 20x, ale nie rozpoznał ich jako pierścieni.
1655 - Christian Huygens, naukowiec z Holandii, jako pierwszy rozpoznał pierścień w dziwnych wypukłościach towarzyszących Saturnowi. Ale dopiero 4 lata później, przekonany, że ma rację, powiedział ze stron książki „System Saturna”, że Saturn „otoczony jest cienkim, płaskim pierścieniem, nigdzie nie dotykającym się, nachylonym do ekliptyki”.
1675 - dyrektor Obserwatorium Paryskiego Giovanni Domenico Cassini odkrył wewnątrz pierścienia czarny pasek (nazwany później „dywizją Cassiniego”). Pocięła go na dwie części - zaczęto nazywać je pierścieniami A i B. On pierwszy założył, że pierścienie składają się z oddzielnych cząstek.
Pochodzenie pierścieni
Film promocyjny:
Teraz hipotezy zaczęły się pojawiać jedna po drugiej. Od kilku stuleci tajemnicze pierścienie Saturna zawsze przyciągały uwagę astronomów. Im doskonalsze stawały się teleskopy, tym bardziej skomplikowana wydawała się struktura pierścieni. Obecnie - za pomocą sond międzyplanetarnych znajdujących się w pobliżu Saturna - wiemy o nich bardzo dużo. Oprócz głównych astronomowie naliczyli już ponad 100 tysięcy oddzielnych pierścieni otaczających planetę. Różnią się składem chemicznym i kolorem. Pochodzenie pierścieni wciąż rodzi wiele pytań. Badacze nigdy nie przestają wysuwać wszystkich nowych hipotez wyjaśniających naturę pierścieni.
Hipotezy
W XIX wieku francuski astronom Edouard Albert Roche postawił hipotezę, że jeden z księżyców Saturna zbliżył się do planety tak blisko, że został rozerwany przez siły pływowe, a jego szczątki utworzyły pierścienie, które teraz otaczają Saturna. Żaden satelita, który przekroczył tak zwaną „granicę Roche'a” nie może przetrwać; prędzej czy później rozpadnie się, tworząc kolejny pierścień, który później osiądzie na planecie. Tak czy inaczej, pierścienie, jak uważają zwolennicy tej hipotezy, są tymczasowe. Mamy szczęście żyć w czasach, gdy kilka dużych planet jest przez nie otoczonych naraz.
Według innej hipotezy pierścienie mogły powstać po zderzeniu jednego z księżyców Saturna z dużym meteorytem. Wiele szczątków, które zaśmiecały otoczenie planety po zderzeniu, stało się materiałem, z którego powstały pierścienie. Obliczenia wykazały, że ich wiek nie przekracza 100 milionów lat.
Z czego są zrobione pierścionki
Teraz wiemy, że pierścienie Saturna składają się w 90–95% z lodu wodnego. Ale ciała niebieskie, które mogłyby służyć za materiał, składają się przynajmniej w połowie z różnych krzemianów i metali. Dlatego pierścienie Saturna również powinny zawierać co najmniej kilkadziesiąt procent tych materiałów. Tylko nowe hipotezy mogą rozwiązać tę sprzeczność.
Ale co by było, gdyby pierścienie Saturna, podobnie jak najbliższe satelity, powstały w wyniku tej samej katastrofy? Wersja ta została zaproponowana w 2010 roku przez amerykańskiego astrofizyka Robina Kanupa. Zasugerował, że w odległej przeszłości inny satelita tak duży jak Tytan krążył wokół Saturna. Jego rdzeń składał się z krzemianów i żelaza, a pokrywała go potężna lodowa skorupa. Zbliżając się do planety na odległość równą granicy Roche'a, pod wpływem sił pływowych zrzucił tę lodową skorupę, która stopniowo rozpadając się na coraz mniejsze części, zaczęła krążyć wokół Saturna, tworząc liczne pierścienie. Co do żelaznego rdzenia satelity, runął on na Saturnie.
Według obliczeń pierścienie Saturna ważyły kiedyś tysiące razy więcej niż obecnie. Jednak asteroidy i komety, czasami uderzając w nie, wytrąciły część materiału. Mógłby uformować wewnętrzne satelity Saturna - na przykład Tethys. Tymczasem krzemiany i metale zawarte w asteroidach uzupełniały materiał pierścieni - tak pojawiło się 5-10% zanieczyszczeń, które tam znaleziono.
Kiedy powstały pierścienie?
Jednak ta hipoteza, podobnie jak inne wspomniane powyżej, ma te same wady. Na przykład po zniszczeniu satelity pojawiają się fragmenty różnej wielkości - od kostek lodu po góry lodowe rozciągające się na dziesiątki kilometrów. W rzeczywistości żadna z kry lodowych, które utworzyły pierścienie, nie ma więcej niż 10 metrów długości. To inna sprawa, jeśli pierścienie Saturna pojawiły się razem z planetą! Wtedy - ze względu na potężne przeciwdziałanie grawitacji - małe kawałki lodu nie mogłyby się zgubić nawet w bryłki wielkości domu. W dodatku zniszczenie satelity to wciąż przypadek, a wszystkie olbrzymie planety otoczone są pierścieniami, dlatego nie trudno uwierzyć w przypadkowość. Wielu astronomów uważa, że pierścienie wokół planet powstały w tym samym czasie.
Więc te pierścienie składają się z materii, która przetrwała od pojawienia się Układu Słonecznego? W tym czasie wokół Słońca krążył ogromny dysk gazu i pyłu, z materiału, z którego jedna po drugiej narodziły się planety. Pozostałości pustych przestrzeni - wszystkie te cząsteczki lodu i pyłu - krążyły teraz między nowo wybitymi planetami, ostatecznie staczając się w bryły satelitów. Ale mogą powstać tylko w pewnej odległości od planety, w przeciwnym razie szybko się zawalą. Dlatego przez pewien czas w pobliżu gigantycznych planet pozostawały fragmenty dysku gazowo-pyłowego, które następnie utworzyły oddzielne pierścienie.
Ze względu na częste zderzenia ze sobą, a także wpływ potężnych sił pływowych, wszystkie te ziarna i grudki nigdy nie tworzyły jednego satelity. Jeśli ta wersja jest poprawna, materiał pierścieni jest stale uzupełniany materią z powierzchni księżyców Saturna - w przeciwnym razie pierścienie mogą wyparować za kilkaset milionów lat.
Wykrywanie nowych pierścieni
Tymczasem astronomowie odkrywają nowe pierścienie Saturna. Tak więc jakiś czas temu zauważono nieznany wcześniej ogromny pierścień. W zasadzie układy pierścieni planet olbrzymów są dość małe w porównaniu do samych planet. Według astronomów ich promień nie przekracza 5-10 promieni planety. Zatem promień największych znanych do niedawna pierścieni Saturna - pierścieni E - nie przekraczał 10 promieni Saturna (jego równikowy promień wynosi 60 tys. Km).
Obserwacje wykazały, że zewnętrzne pierścienie Saturna są stale zasilane pyłem wydostającym się z powierzchni jego satelitów po zderzeniu z mikrometeorytami. To z niej składa się pierścień, odkryty dopiero w 2009 r. Jego promień wynosi od 100 do 200 promieni Saturna, a powstaje z pyłu wyrzucanego z powierzchni Phoebe, najbardziej odległego i najciemniejszego satelity planety. Udało im się odkryć nowy pierścień dzięki emanującemu z niego promieniowaniu podczerwonemu. W przeciwieństwie do innych pierścieni Saturna znajduje się nie w równikowej płaszczyźnie planety, ale w płaszczyźnie orbity, po której obraca się wokół Słońca. Kąt między dwiema płaszczyznami wynosi około 27 °.
Gęstość tego pierścienia wynosi tylko 20 cząstek na kilometr sześcienny (!). Według astronomki Anne Verbisker z University of Virginia, która kierowała badaniami, „cząsteczki pierścienia są tak daleko od siebie, że jeśli się do niego dostaniesz, od razu go nie zauważysz”. Ponadto rozmiar cząstek często nie przekracza kilku mikrometrów.
Wydaje się, że cząsteczki pyłu, które wylatują z tego pierścienia, osadzają się na powierzchni innego satelity Saturna, Japetusa, zwróconego w jego stronę. To wyjaśnia dziwny wygląd tego księżyca. Jest wyraźnie podzielony na dwie połowy, jasną i ciemną. Według ekspertów wysokość warstwy pyłu pokrywającej jeden z jego boków waha się od 20 centymetrów do kilku metrów.
Polecane do oglądania: „Największa tajemnica astronomów - jak pojawiły się pierścienie Saturna”.