Kan du forestille dig solsystemet uden Saturns ringe? Kan du forestille dig Jorden på det tidspunkt, hvor dinosaurerne strejfede rundt på planeten? Ifølge et nyt papir kan de to være faldet sammen.
Data fra Cassini mission viser, at Saturns ringe måske kun er 10 til 100 millioner år gamle. De har måske ikke været der under dinosaurernes regeringstid, og kan faktisk være en ret moderne udvikling i vores solsystem.
Cassini indsamlede disse data under sine sidste kredsløb omkring Saturn i 2017, 13 år efter ankomsten til gasgiganten. Da det løb tør for brændstof, sendte Cassini-holdet rumfartøjet ind i en serie på 22 supertætte baner mellem Saturn og dens ringe, 2600-3900 km (1600-2400 miles) over skytoppene. Dataene fra disse dyk førte videnskabsmænd til dette nye aldersestimat for Saturns ringe.
'Kun ved at komme så tæt på Saturn i Cassinis sidste baner var vi i stand til at samle målingerne for at gøre de nye opdagelser.'
Studielederforfatter Luciano Iess, Cassini radiovidenskabsteam, Sapienza Universitet i Rom.
I 6 af de 22 tætte baner etablerede Cassini en radioforbindelse med Jorden. Ved at overvåge denne forbindelse var forskerne i stand til at bestemme Saturns gravitationsfelt og massen af dens ringe. De nye aldersestimater er baseret på disse data, og resultaterne blev offentliggjort i et papir med titlen ' Måling og implikationer af Saturns tyngdefelt og ringmasse .'
En montage af billeder fra Cassini af Saturns ringe og forskellige måner. Kredit: NASA/JPL-Caltech/Space Science Institute
Forud for disse dybe dyk var Cassini altid uden for ringene, hvilket betyder, at enhver gravitationsaflæsning var kombinationer af Saturns masse og ringenes masse. Ved at dykke ind mellem planeten og dens ringe var Cassini i stand til at adskille Saturns tyngdekraft fra ringene, hvilket muliggjorde en måling af ringenes masse.
Som det nye papir siger: 'Saturns indre struktur, dybden af dens vinde og massen og alderen af dens ringe begrænser dens dannelse og udvikling.' Cassini blev sendt til Saturn, i det mindste delvist, for at forstå, hvordan alle disse faktorer passer sammen. Papiret fortsætter med at sige: 'Tyngekraftsmålinger ved Saturn kan bruges til at bestemme massen af ringene, som er relateret til deres alder ved dynamiske og kompositoriske dateringsmetoder.'
Dette papir, ledet af Cassini radiovidenskabsteammedlem Luciano Iess, fra Sapienza Universitet i Rom, fokuserede kun på ringene A, B og C. Massen af de andre meget mindre ringe blev betragtet som ubetydelig.
Et billede af Saturns ringe fra Cassini. Undersøgelsen målte massen af de tre største ringe, A, B og C. Billedkredit: Af NASA/JPL/Space Science Institute
'Kun ved at komme så tæt på Saturn i Cassinis endelige baner var vi i stand til at samle målingerne for at gøre de nye opdagelser,' sagde hovedforfatteren Luciano Iess. 'Og med dette arbejde opfylder Cassini et grundlæggende mål for sin mission: ikke kun at bestemme ringenes masse, men at bruge informationen til at forfine modeller og bestemme ringenes alder.'
Hvordan fortæller massen af Saturns ringe os deres alder?
Forskere ved allerede, at der er en sammenhæng mellem massen af Saturns ringe og deres alder. Jo lavere ringenes masse, jo yngre er de. Dette skyldes, at ringene er lyse og for det meste lavet af is. Over en lang periode ville de være blevet forurenet af snavs og blevet mørkere, hvilket indikerer en højere alder. For at være ældre skulle de også være meget mere massive for at have overlevet så længe. De kan ikke være både gamle og lyse. Så nu, hvor forskerne har en bedre beregning af ringenes masse, kan de estimere alderen mere præcist.
Dette skøn over ringenes alder går imod tidligere undersøgelser baseret på Cassini-data. EN 2008 undersøgelse antydede, at ringene er milliarder af år gamle. I årenes løb har andre undersøgelser gjort en lignende sag. Men indtil nu havde ingen undersøgelse de nøjagtige massemålinger at arbejde med.
Et billede af Saturns ringe fra Hubble-rumteleskopet. Den mørke Cassini Division adskiller den brede indre Tage med og ydre En ring. De mindre fremtrædende C Ring er lige indenfor B-ringen. Billedkredit: NASA, ESA og E. Karkoschka (University of Arizona)
Problemet med, hvordan ringene dannes, består stadig. De nye vidnesbyrd om unge ringe giver troværdighed til teorier om, at de er dannet af en komet, der vandrede for tæt på og blev revet fra hinanden af Saturns tyngdekraft - eller af en begivenhed, der brød en tidligere generation af iskolde måner op.
'For yngre ringe ville det kræve en komet eller en kentaur (en af en gruppe små, iskolde genstande), eller måske endda en måne, der bevæger sig for tæt på Saturn. Saturns tyngdekraft ville bryde det objekt ad, og så ville de resterende stykker fortsætte med at danne ringe,” forklarede Linda Spilker, Nasas Cassini-projektforsker, i 2017.
Man troede længe, at ringene var milliarder af år gamle, og de blev dannet kort efter, at Saturn gjorde det. Men efterhånden som videnskabsmænd arbejder på problemet, og efterhånden som vi får bedre og bedre data, falder den opfattelse væk. Det ser mere og mere ud som om noget kom for tæt på Saturn i den seneste tid og brød fra hinanden og dannede ringene.
Hvor meget vejer Saturns ringe?
Ifølge disse nye målinger er massen af Saturns ringe (1,54 ± 0,49)×1019kg, eller omkring 15,4 sexbillion kg. Så ringene har en masse omkring halvdelen af Saturns måne Mimas. Bare så du har noget interessant at sige til dit næste cocktailparty.
Kilder:
- Forskningsartikel: Måling og implikationer af Saturns tyngdefelt og ringmasse
- Pressemeddelelse: NASAs Cassini-data viser Saturns ringe relativt nye
- BBC nyheder: Cassini antyder en ung alder for Saturns ringe
- Wikipedia: Ringe af Saturn
- Universet i dag: Saturns ringe kan være milliarder af år gamle