Кольца Сатурна намного моложе планеты

Кольца Сатурна - удивительное зрелище. Они настолько легендарны, что трудно представить Сатурн без колец. Но на протяжении большей части истории Сатурна у него не было колец. Кольца намного моложе самой планеты, и теперь у нас есть веские доказательства этого.

Предполагаемый возраст колец Сатурна менялся с течением времени. На заре его открытия считалось, что кольцам столько же лет, сколько и самой планете. Но в те времена все считалось неподвластным времени. Вселенная считалась статичной, и идея дрейфа планетарных или лунных орбит во времени казалась надуманной. Даже идея тектонического дрейфа Земли не была принята до середины 1900-х годов. Кольца были просто частью Солнечной системы, как и все остальное.

Но по мере понимания сложности орбитальной динамики мы узнали, что многие, казалось бы, стабильные системы могут быть нестабильными. Резонансы между планетами вызывают их смещение со временем, особенно в ранний период существования Солнечной системы. Поэтому, безусловно, сложная система колец, такая как у Сатурна, будет испытывать сложные возмущения. Между столкновениями и орбитальными дрейфами возраст колец Сатурна не может превышать нескольких миллионов лет. Поэтому считалось, что кольца, скорее всего, появились в результате дрейфа луны, которая слишком близко подошла к Сатурну и была разорвана на части приливными силами, или, возможно, в результате столкновения двух ледяных лун.

Но зонды "Пионер" и "Вояджер" дали нам детальное представление о кольцах Сатурна. Мы обнаружили, что они гораздо сложнее, чем мы себе представляли. Мы также увидели, что тонкие взаимодействия создают устойчивые резонансы внутри колец. Луны-пастухи гарантировали, что полосатые разрывы в кольцах остаются стабильными, а пульсации от ударов мелких астероидов не вызывают долговременной нестабильности. Даже компьютерное моделирование показало, что кольца могут оставаться достаточно стабильными в течение миллиардов лет. Даже первые данные миссии "Кассини" указывали на то, что кольца очень старые. Поэтому возникла мысль, что кольца Сатурна могли образоваться вместе с планетой.

Однако новое исследование, опубликованное в журнале Science Advances, указывает на молодость системы колец. Исследование основано на микрометеорах, захваченных анализатором космической пыли "Кассини". За тринадцать лет своей миссии анализатор космической пыли обнаружил миллионы микроскопических частиц, большинство из которых возникло внутри кольцевой системы. Но когда команда проанализировала скорость и траекторию частиц, они обнаружили 73 частицы, которые точно имели происхождение за пределами Сатурна, и еще 90 частиц, которые, скорее всего, были экзогенными. Кажется, что это не так много, но это позволило команде рассчитать скорость, с которой частицы попадают в систему колец.

Исходя из этого, команда рассчитала возраст колец. Кольца состоят почти из чистого льда. В зависимости от рассматриваемого региона, только от 0,1% до 2% колец не являются ледяными и, скорее всего, имеют экзогенное происхождение. Чем старше кольца, тем выше должен быть этот процент. Это похоже на то, как ваша квартира может со временем покрыться пылью, если вы не будете в ней убираться. Учитывая скорость, с которой частицы попадают в систему колец, команда оценила, что возраст колец составляет всего 100-400 миллионов лет. Это намного меньше, чем возраст самого Сатурна, составляющий 4,5 миллиарда лет.