Похожие статьи
Новое исследование физика Саши Кемпфа из Университета Колорадо в Боулдере дало самые убедительные доказательства того, что кольца Сатурна удивительно молоды. Это может дать ответ на вопрос, который не дает покоя ученым уже более века.
В исследовании, опубликованном в журнале Science Advances, возраст колец Сатурна составляет максимум 400 миллионов лет. Это означает, что кольца намного моложе самого Сатурна, возраст которого составляет около 4,5 миллиардов лет.
«В некотором смысле мы завершили вопрос, начатый Джеймсом Клерком Максвеллом», — делится Кемпф, доцент Лаборатории физики атмосферы и космоса (LASP) Калифорнийского университета в Боулдере.
Ученые пришли к такому выводу после изучения, казалось бы, необычного объекта — пыли.
Кемпф объяснил, что крошечные частицы каменистого материала почти постоянно поступают в Солнечную систему Земли. В некоторых случаях этот поток может оставить тонкий слой пыли на планетарных телах, включая лед, из которого состоят кольца Сатурна.
В новом исследовании он и его коллеги задались целью определить дату образования колец Сатурна, изучив, как быстро накапливается этот слой пыли — это все равно что определить возраст дома, проведя пальцем по его поверхности.
«Представьте, что кольца — это ковер в вашем доме, — рассказывает Кемпф. — Если у вас чистый ковер, вы просто ждете. Пыль осядет на ковре. То же самое происходит и с кольцами».
Это был кропотливый процесс: с 2004 по 2017 год команда использовала прибор под названием Cosmic Dust Analyzer на борту новейшего космического аппарата НАСА «Кассини» для анализа пыли, летающей вокруг Сатурна. За эти 13 лет исследователи собрали всего 163 зерна, которые прилетели из-за пределов непосредственной близости планеты. Но этого оказалось достаточно. По их расчетам, кольца Сатурна, вероятно, собирали пыль всего несколько сотен миллионов лет.
Другими словами, кольца планеты — это новое явление в космическом плане, возникшее (и, возможно, исчезнувшее) в течение одного мгновения.
«Мы знаем приблизительно, сколько лет кольцам, но это не решает ни одной из наших других проблем, — поясняет Кемпф. — Мы до сих пор не знаем, как эти кольца образовались».
Ученые были очарованы этими полупрозрачными на первый взгляд кольцами более 400 лет. В 1610 году итальянский астроном Галилео Галилей впервые наблюдал их в телескоп, хотя и не знал, что это такое. (На оригинальных рисунках Галилея кольца выглядят как ручки кувшина для воды). В 1800-х годах шотландский ученый Максвелл пришел к выводу, что кольца Сатурна не могли быть непрерывными, а состояли из множества отдельных частей.
Сегодня ученые знают, что у Сатурна есть семь колец, состоящих из бесчисленных кусков льда, большинство из которых не больше земного валуна. В общей сложности этот лед весит примерно половину массы спутника Сатурна Мимаса и простирается почти на 175 000 километров от поверхности планеты.
Кемпф добавил, что на протяжении большей части 20-го века ученые предполагали, что кольца, вероятно, сформировались одновременно с Сатурном.
Однако эта идея вызвала ряд вопросов, а именно: кольца Сатурна сверкают чистотой. Наблюдения показали, что они состоят примерно на 98% по объему из чистого водяного льда с небольшим количеством каменистого материала.
«Получить что-то настолько чистое практически невозможно», — отмечает Кемпф.
«Кассини» предоставил возможность определить точный возраст колец Сатурна. Космический аппарат впервые прибыл к Сатурну в 2004 году и собирал данные, пока в 2017 году намеренно не врезался в атмосферу планеты. Анализатор космической пыли, напоминающий по форме ковш, улавливал мелкие частицы, пролетающие мимо.
Инженеры и ученые LASP спроектировали и построили гораздо более сложный анализатор пыли для предстоящей миссии НАСА Europa Clipper, запуск которой запланирован на 2024 год.
Команда подсчитала, что эта межпланетная грязь будет вносить в формирование колец Сатурна гораздо меньше грамма пыли на квадратный метр каждый год — небольшое количество, но достаточное для накопления со временем. Предыдущие исследования также предполагали, что кольца могут быть молодыми, но не предоставили точных данных о накоплении пыли.
Возможно, кольца уже исчезают. В одном из предыдущих исследований ученые НАСА заявили, что лед медленно оседает на планете и может полностью исчезнуть еще через 100 миллионов лет.
Эксклюзивный перевод
О светлом будущем заботятся политики, о светлом прошлом – историки, о светлом настоящем – журналисты.