Cassini, mala svemirska letjelica koja bi mogla, izlazi u plamenu. Sljedeća četiri mjeseca najsavremenija sonda ikad napravljena će neslavno plesati između Saturna i njegovih ledenih prstenova, snimajući spektakularne slike ove nikad istražene regije. U ovom velikom finalu svog dvadesetogodišnjeg putovanja, Cassini će skrenuti novu pažnju na podrijetlo sada već najsjajnijeg - i mistificirajućeg - sklopa prstenova u Sunčevom sustavu.
Povezani sadržaj
- Cassini vraća prvo slike sa svojih potonuća Saturna
- Bye bye Cassini, svemirska sonda koja je otkrila Saturnove tajne
- Pogledajte nove slike Saturna iz Cassinijeve najnovije orbite
Za astronome, najdugovječnija misterija tih prstenova je njihova starost. Iako se dugo smatra drevnom, posljednjih godina njihova se omalovaženost našla pod raspravom, s dokazima koji ukazuju na mladenačku formaciju. Sada nova istraživanja podržavaju ideju da su Saturnovi prstenovi stari milijarde - a ne milijuni - godina.
U nekom trenutku povijesti Saturna, disk prašine i plina oko Mjeseca spojio se u nevjerojatne prstenove koje danas vidimo. Neki mjeseci koji luče iz i iz tih prstenova možda su nastali od istog materijala, što znači da bi druženje s tim mjesecima moglo da nam pomogne u dobi Saturnovih prstenova. Ali prema novom istraživanju, tri su unutrašnja mjeseca starija nego što su znanstvenici pretpostavljali - nagovještavajući drevno podrijetlo i za prstenove.
"To je vrlo cool slagalica, jer je sve povezano", rekao je Edgard Rivera-Valentin iz Arecibo opservatorija u Portoriku. Umjesto da se pozabavi dobima svih mjeseca i prstenova, Rivera-Valentin polako prolazi svoj put kroz izazov, korak po korak. "Pokušavam izrezati jedan dio" zagonetke, kaže on.
Rivera-Valentin je 2016. počeo koristiti nove računalne modele kako bi ispitao povijest kolizije Saturnovih Mjeseca Iapetus i Rhea i otkrio da su se one formirale početkom 4, 6 milijardi godina života Sunčevog sustava. Njegovi nalazi koji je iznio na konferenciji o Lunarnim i planetarnim znanostima u Teksasu u ožujku podržavaju ideju da su Saturnovi prstenovi stariji nego što smo mislili.
Osim što su sami po sebi intrigantni, Saturnovi prstenovi i Mjeseci mogu ponuditi nagovještaje za one lovačke okružene planete izvan našeg vlastitog Sunčevog sustava. Do sada je identificiran samo jedan prstenasti egzoplanet - što se čini čudnim s obzirom na to da se sva četiri plinska diva u našem vlastitom sustavu hvale prstenovima. Ako su Saturnovi mjesečevi i prstenovi mladi, to bi moglo pružiti objašnjenje.
"Da su Saturnovi prstenovi mladi, tada ih (hipotetički) promatrač koji gleda naš Sunčev sustav ne bi vidio da ih pogleda, recimo, prije milijardu godina", rekao je Francis Nimmo, planetarni znanstvenik koji proučava porijeklo ledenih svjetova na Kalifornijsko sveučilište u Santa Cruzu.
Možda i drugi svjetovi imaju kratkotrajne prstenove, čiji kratki pojavljivanja u dugom sočivu svemirskog vremena otežavaju uočiti ih sa Zemlje. U tom slučaju, baš kao što bi netko izvan Sunčevog sustava imao ograničenu mogućnost špijuniranja prstenova oko Saturna, ljudski bi promatrači bili na sličan način ograničeni u mogućnosti da uoče prstenaste vanjske svjetove.
Dugovječni mjesečevi i prstenovi, s druge strane, mogli bi značiti da su takvi svjetovi uobičajeni i da se mogu sakriti pred očima - ili izgubljeni u desetljećima podataka, ili zataškavani tehnološkim ograničenjima.
Ova lažna slika nastala je pomoću radio signala koji su se preko Saturnovih prstenova slali s Cassinija na Zemlju. (NASA / JPL) Antički ožiljci
Kada je u pitanju izračunavanje dob drugih svijeta, znanstvenici se uveliko oslanjaju na kratere. Povezujući ožiljke od utjecaja s razdobljima teškog bombardiranja u Sunčevom sustavu, mogu otprilike procijeniti koliko je površina stara, što pruža gornju granicu na samom svijetu. Prethodna istraživanja su pokazala da su Saturnovi prstenovi i mjesečevi stari tek 100 milijuna godina, što ih čini relativno mladima u životu Sunčevog sustava.
Problem je u tome kako se solarni sustav ponašao u prošlosti predmet je stalnih rasprava. 2005. godine pojavila se nova teorija da su Uran i Neptun plesali jedan s drugim, bacajući ledene krhotine prema unutra prema ostatku planeta. Ali prema Rivera-Valentinovom istraživanju, ova bi kiša materijala (poznata kao Kasno teško bombardiranje) u potpunosti uništila Saturnov najmlađi mjesec, Mimas.
Rivera-Valentin je odlučila problem riješiti s drugog kraja. U prošlosti je radio sa studentom kako bi izračunao koliko je krhotina strknulo u Iapetus, za koji kaže da bi po bilo kojem modelu trebao biti najstariji mjesec. Koristeći sličnu tehniku kako bi utvrdio koliko materijala je ožiljkao još jedan mjesec, Rhea, otkrio je da je satelit bombardiran daleko manje od Iapeta.
To bi moglo biti zato što je količina materijala koja je pogodila Mjesec bila manja od ranije izračunate. Ili to može biti zato što se Rhea formirala mnogo kasnije od Iapeta, možda ubrzo nakon Kasnog teškog bombardiranja koje se dogodilo prije 3, 9 milijardi godina. Ali na osnovu broja kratera, ožiljci Rhee znače da ne mogu biti toliko mladi kao što su to neki modeli predviđali.
"Dakle, model koji je rekao da su se mogli formirati prije 100 milijuna godina, barem mogu reći ne, to vjerojatno nije slučaj", rekla je Rivera-Valentin. Međutim, modeli koji sugerišu da se Rhea formirala u vrijeme Kasnog teškog bombardiranja, svi djeluju s povijesti Mjesečeve kratere. Udarajući jedan od nosača za mlađe prstenove, Rivera-Valentinovo istraživanje pomoglo je u izgradnji slučaja da Saturnovi sateliti imaju puno starije podrijetlo.
Vraćanje sata
Budući da je metoda povijesti kratera toliko ovisna o našem razumijevanju kako se razvijao sunčev sustav, Nimmo je odlučio poduzeti drugačiju taktiku kako bi slijedio vjekove mjeseca. Njegove studije otkrile su da Mjesec mora biti star najmanje nekoliko stotina milijuna godina, isključujući modele koji su ga postavili na samo 100 milijuna godina.
"Možete vratiti sat unatrag i vidjeti gdje su bili u ranijim vremenima", rekao je Nimmo. Prethodna istraživanja na ovu temu stavila su Mimasa neposredno uz Saturn prije samo pola milijarde godina, sugerirajući da je mogao biti mlad. Međutim, to je istraživanje pretpostavilo da su se Mjeseci ponašali na isti način kao i danas.
Nimmo je, s druge strane, istraživao kako su mogli drugačije komunicirati kad su bili mlađi. "Iako se sateliti trenutno brzo kreću, oni se ranije nisu brzo kretali, pa sateliti lako mogu biti stari 4 milijarde godina", rekao je.
Nimmo je otkrio dinamiku dvaju od više od 60 mjeseci kako bi pronašao više dokaza o njihovoj drevnoj formaciji. Za razliku od prethodnog modela koji je namotao Mjesece na osnovu njihovih orbita danas, objasnio je kako bi Saturn utjecao na Mjeseceve mjesece. Saturni tegljači na Mjesec dok orbitiraju, a Mjeseci vuku jedan drugoga. Ta konstanta povlači toplinu svojih centara, a toplina se zatim kreće prema površini.
"Potrebno je vrijeme da se ta temperatura proširi prema van, jer se toplina provodi samo određenom brzinom, tako da je ovo vremensko mjerilo koje možemo iskoristiti", rekao je.
Na Dioni je tekući led napunio neke bazene za udarce. Da je sudar sam otopio led, krateri bi se opustili na površinu, rekao je Nimmo. Umjesto toga, toplina mora dolaziti iz susjedskog trzaja. On je upotrijebio taljenje kao termometar da utvrdi da je mjesec star najmanje nekoliko stotina milijuna godina, iako bi to moglo biti oko 4, 5 milijardi godina. To isključuje modele koji datiraju Mjesec sa samo 100 milijuna godina.
U budućim se istraživanjima Nimmo nada da će ispitati drugi mjesec poput Tethysa, čiji bi brzi pokret trebao pomoći suziti vrijeme oko njegovog rođenja. Iako njegovo istraživanje, koje se temelji na prethodnom radu Jima Fullera s Kalifornijskog tehnološkog instituta, pruža određena ograničenja u pogledu rođenja satelita, dobni jaz ostaje velik. "Neće to sve riješiti", rekao je.
Prsteni egzoplaneta
Do sada je jedini poznati prstenasti egzoplanet J1407b, mladi svijet koji sportsko čudovište zvoni 200 puta veće od Saturnovog i mogao bi nalikovati plinskim divovima ranog Sunčevog sustava.
"Ideja je da su Saturnovi prstenovi nekada bili tako veliki", rekao je Matt Kenworthy iz Leiden Observatory, koji je vodio tim koji je identificirao prstenove čudovišta u 2015. S vremenom su plin i prašina mogli formirati mjesečeve, padati na površinu ili bio je otpuhan sunčevim vjetrom. Razumijevanje jesu li mjeseci i potencijalno prstenovi drevni može vam pomoći otkriti ima li Saturn ostatke tih prvobitnih prstenova.
Ako su Saturnovi prstenovi stari, to bi trebalo značiti da postoje oko drugih egzoplaneta. Pa zašto je dosad identificiran samo jedan svijet? Prema Kenworthyju, to bi moglo biti dijelom s vremenom. Da bi se uočio plinski gigant dovoljno udaljen od sunca da se drži ledenih prstenova, trebaju podaci vrijedni desetak godina, informacije koje su prikupljene tek nedavno.
"Vjerojatno smo naišli na jedan od mnogih koji već sjedi u podacima, a samo je stvar kopanja starih podataka", rekao je Kenworthy.
