https://frosthead.com

Kysy Smithsonianilta: Kuinka monta rengasta Saturnuksella on?

Saturnuksen renkaat ovat kauneuden asia. He ovat herättäneet tähtitieteilijöiden uteliaisuutta vuosisatojen ajan, ja silti niistä on vielä hyvin vähän tietoa.

Asiaan liittyvä sisältö

  • Katso kolme Saturnuksen kuut -asetusta perhekuvassa
  • Vihje, että Saturnuksen kuulla voisi olla hydroterminen tuulet - ja tukea elämää
  • Saturnuksen renkaat saattavat olla murskaamassa yhden sen kuunoistaan ​​bittiä

Kuinka vanhoja he ovat? Kuinka he pääsivät sinne? Tarkoittavatko ne mitään tarkoitusta? Mitään näistä kysymyksistä ei ole lopullisia vastauksia. Jopa soittojen lukumäärä vaihtelee sen mukaan, kuinka laskenta tapahtuu.

Renkaat havaittiin ensimmäistä kertaa vuonna 1610 Galileon toimesta. Hän ja muut varhaiset tähtitieteilijät eivät olleet edes varmoja siitä, olivatko he renkaat, koska ne näyttivät katoavan määräajoin - ohut nauhojen funktio, joka joskus näkyy reunalla. Mutta yli 50 vuotta Galileon havainnon jälkeen valvottu kokeilu osoitti, että ne olivat todellakin renkaita.

Muutaman seuraavan vuosisadan aikana niistä rengeistä ei ole opittu paljon, kunnes Pioneer- ja Voyager- avaruusalukset suorittivat kuudennen planeetan lennon auringosta 1980-luvun alkupuolella. Tietämys on kiihtynyt Cassini-Huygens-operaation myötä - NASA: n, Euroopan avaruusjärjestön ja Italian avaruusjärjestön yhteistyöprojekti, jonka tarkoituksena on koettaa Saturni, sen kuut ja renkaat kaikki näkökohdat. 4600 punnan Cassini-avaruusalusta - yksi kaikkien aikojen suurimmista ja monimutkaisimmista planeettojenvälisistä ajoneuvoista - saavutti Saturnukseen vuonna 2004 7-vuotisen matkan jälkeen. Siitä lähtien se on välittänyt fantastisia kuvia ja tietoja. Cassinin oli määrä päättyä vuonna 2008, mutta sen tehtävää on jatkettu useita kertoja, ja sen on tarkoitus olla kuoliaaksi vuonna 2017.

Miksi tutkia renkaita? "Renkaat eivät oikeastaan ​​ole niin merkittäviä, sanoisin sen suhteen, mitä he voivat meille opettaa", sanoo John Weiss, apulaisfysiikan professori St. Martinin yliopistossa Laceyssa, Washingtonissa. "Tärkein syy siihen, että useimmat meistä opiskelevat sitä, johtuvat siitä, että siellä on mysteeri, jota emme ymmärrä", lisää Weiss, joka teki jälkitohtorin työn kuvantamisasiantuntijana Cassini-tehtävässä ja on keskittynyt siitä lähtien Saturnuksen renkaiden dynamiikka.

Renkaat voivat myös tarjota johtolankoja planeettojen muodostumiseen ja kiertoradan dynamiikkaan, hän sanoo.

Tässä Saturnuksen renkaiden simuloidussa kuvassa väri ilmaisee renkaan hiukkaskokoja eri alueilla kolmen radiosignaalin mitattujen vaikutusten perusteella. Cassini-avaruusaluksesta lähetettiin kolme samanaikaista radiosignaalia, joiden aallonpituus oli 0, 94, 3, 6 ja 13 senttimetriä (Ka-, X- ja S-kaistat) Cassini-avaruusaluksesta renkaiden kautta Maahan. (NASA / Kalifornian teknologiainstituutin suihkukoneiden laboratorio) Panoraamanäkymä luotiin yhdistämällä 165 kuvaa, jotka Cassini-laajakulmakamera on ottanut lähes kolmen tunnin aikana 15. syyskuuta 2006 (NASA / Jet Propulsion Laboratory, Kalifornian teknillinen instituutti) Näkymä Saturnusta Cassini-operaation neljännestä vuodesta 2000. (NASA / Jet Propulsion Laboratory Kalifornian teknillinen instituutti)

Vallitseva viisaus on ollut, että renkaat syntyivät noin 100 miljoonaa vuotta sitten - todellinen nuori verrattuna 4, 5 miljardin vuoden vanhaan aurinkokuntaan. Mutta vuonna 2014 Coloradon yliopiston Boulder-tutkijat, aseellisina Cassinin tiedoilla, väittivät, että renkaat olivat siellä alussa ja ovat todellakin noin 4-5 miljardia vuotta vanhoja.

He arvioivat renkaiden iän osittain tutkimalla jään rakeita, jotka muodostavat suurimman osan niistä. Jää on ensisijaisesti vesi, jossa on vähän metaania ja hiilidioksidia, Weiss sanoo. Joskus jää peittää jonkin kivisen materiaalin, kun hiukkaset säästävät ajan myötä, ne menettävät jonkin verran heijastavuutta. Pölykerros voi myös kerääntyä ajan myötä. Tällä tavalla ikä voidaan arvioida heijastavuudella, mutta Coloradon tutkimus osoitti, että jopa kiiltävät, heijastavat hiukkaset voivat olla vanhoja.

"Rakastan ajatusta siitä, että nämä renkaat olisivat aina olleet Saturnuksen ympäristössä, mutta minulla ei ole mitään muuta syytä syrjäyttää estetiikkaa", Weiss sanoo. Ei ole selvää, pitävätkö Coloradon löydökset ajan myötä, hän lisää.

Joten miten hiukkaset pääsivät sinne? Yksi teoria on, että renkaat koostuvat meteoriittien murskaamien kuiden jäännöksistä. Tai ne voivat olla murtuneen komeetan jäännösjätettä. Weiss sanoo, ettei hänen mielestäsi ole riittävästi todisteita sanoakseen mitä todennäköisimmin.

Tähtitieteilijät lukevat nyt kahdeksan päärengasta. Kuten heidät löydettiin, jokaiselle annettiin aakkoset (ei aivan salamannopein nimikkeistö sellaiselle kauhistuttavalle planeetalle). Mutta ne eivät näy aakkosjärjestyksessä. Saturnasta ulospäin työskentelemällä ensimmäiset ovat C-, B- ja A-renkaat. D-rengas on heikko ja lähinnä planeettaa. F-rengas on kapea ja on vain A-renkaan ulkopuolella. Tämän lisäksi on kaksi vaaleampaa rengasta, G ja E. Renkaiden, jotka on nimetty, ja renkaiden sisällä on rakoja, jotka ovat lisänneet renkaan tuhansiksi.

Kaiken kaikkiaan renkaat ulottuvat noin 175 000 mailin päässä Saturnusta - melkein etäisyys maan ja sen kuun välillä. Mutta ne eroavat leveydeltään ja korkeudeltaan - jotkut ovat vain 30 jalkaa korkeita.

Cassini-veneet ovat tehneet mielenkiintoisia löytöjä renkaista - muun muassa siitä, että Saturnuksen kuut ovat käynnistäneet aaltoja renkaissa ja että renkaissa olevat pienet potkuriobjektit muuttavat niitä. Tähtitieteilijät seuraavat tiiviisti niitä, toivoen näkevänsä, kuinka ne muuttavat kiertoradaltaan ja mitä vaikutuksia heillä voi olla tulevaisuudessa.

Kun Cassini lopettaa tehtävänsä vuonna 2017, insinöörit suunnittelevat polkua, joka toivottavasti ohjaa sen rengasten läpi turvallisesti ilman, että hiukkaset tuhoavat niitä, joten se voi ottaa kuvia renkaiden sisäpuolelta ja raoista. Sitten veneet lopettaa elämänsä räjähdysmäisesti, kun ne osuvat Saturnin ilmakehään - jos ne vievät niin pitkälle.

"Joten kun se laskee, se menee joutsenlaululla", sanoo Weiss, joka tunnusti tietyn surun harkitsevansa avaruusaluksen kuolemaa.

On vuoro kysyä Smithsonianilta.

Kysy Smithsonianilta: Kuinka monta rengasta Saturnuksella on?