W bezchmurną noc, przy użyciu już nawet amatorskiego teleskopu, z powierzchni Ziemi można zobaczyć Saturna i jego niezwykły układ pierścieni. Oczywiście im teleskop lepszy i większy, tym więcej detali tej części planety obejrzymy.
Zaiste jest to przepiękny i inspirujący widok, ale jak te pierścienie w ogóle powstały? I przede wszystkim co mogą nam one powiedzieć o Saturnie i jego księżycach, które są jednym z potencjalnych miejsc, w których NASA chce poszukać życia? Nowa seria symulacji przeprowadzonych na superkomputerach dostarczyła odpowiedzi na zagadkę pochodzenia pierścieni – w scenariuszu obejmującym ogromną kolizję, która miała miejsce, gdy po Ziemi wciąż biegały dinozaury.
Nowe badania rzucają światło na historię pierścieni Saturna
Według nowych badań NASA i współpracujących z agencją partnerów, pierścienie Saturna mogły się rozwinąć z pozostałości dwóch lodowych księżyców, które zderzyły się i rozpadły na orbicie wokół planety kilkaset milionów lat temu. Gruz, który nie trafił do pierścieni, mógł również przyczynić się do powstania niektórych obecnych księżyców Saturna.
„Jest jeszcze wiele rzeczy, których nie wiemy o systemie Saturna, w tym o jego księżycach, a zwłaszcza Enceladusie, który być może posiada środowisko mogące być odpowiednie dla życia. Dlatego tak ekscytujące jest korzystanie z dużych symulacji, aby szczegółowo zbadać, jak mogły się one rozwinąć.”
powiedział Jacob Kegerreis, naukowiec z NASA Ames Research Center w Dolinie Krzemowej w Kalifornii.
Sławetna misja Cassini NASA pomogła naukowcom zrozumieć, jak młode – mówiąc astronomicznie – są pierścienie Saturna i prawdopodobnie niektóre z jego księżyców. A dzięki tej wiedzy naukowcy postawili nowe pytania o to w jaki sposób powstały.
Aby dowiedzieć się więcej, zespół badawczy skorzystał z należącego do Uniwersytetu Durham laboratorium superkomputerowego Distributed Research using Advanced Computing (DiRAC) w Wielkiej Brytanii. Badacze modelowali różnego rodzaju kolizje, które mogły wystąpić między pierwotnymi księżycami Saturna. Symulacje te przeprowadzono z rozdzielczością ponad 100 razy wyższą niż w poprzednich tego typu badaniach, używając otwartoźródłowego kodu symulacji SWIFT, co dało naukowcom najlepszy jak do tej pory wgląd w historię systemu Saturna.
Pierścienie Saturna znajdują się dzisiaj blisko planety, w okolicy tzw. granicy Roche’a – najdalszej orbity, na której grawitacja planety jest na tyle silna, że może rozerwać zbliżające się skaliste lub lodowe ciała. Natomiast materiał krążący na wyższych orbitach, nie podlegający tak olbrzymim siłom pływowym, może zlepiać się ze sobą, tworząc księżyce.
Najnowsze filmy
Symulując prawie 200 różnych wersji zderzenia, zespół odkrył, że szeroka gama scenariuszy zderzeń mogła rozproszyć odpowiednią ilość lodu w granicy Roche’a Saturna, gdzie mógł on utworzyć obecnie obserwowane pierścienie.
Poprzednie alternatywne wyjaśnienia powstania pierścieni były dość problematyczne, ponieważ nie były w stanie pokazać, dlaczego w pierścieniach Saturna prawie nie ma skał – są one niemal całkowicie zbudowane z kawałków lodu – ten typ kolizji mógłby to wyjaśnić. Ten scenariusz naturalnie prowadzi do powstania bogatych w lód pierścieni. Gdy lodowe księżyce protoplastyczne zderzą się ze sobą, skały nagromadzone w ich jądrach rozprzestrzeniają się w mniejszym stopniu niż odłożony na powierzchni takich księżyców lód.
Lód i skalisty gruz mogły również trafić na inne księżyce w systemie, potencjalnie powodując lawinę kolizji. Taki mnożący się efekt mógłby zakłócić orbity innych pierwotnych księżyców znajdujących się poza pierścieniami, a zderzenia między nimi mogły doprowadzić do powstania dzisiejszych, znanych nam księżyców.
Ale co właściwie mogło te wydarzenia wprowadzić w ruch w pierwszej kolejności? Dwa dawne księżyce Saturna mogły zostać zepchnięte na kurs kolizyjny przez niewielkie efekty grawitacyjne, których źródłem było Słońce. Mimo, że niewielkie to „sumowały się” tak długo, że mogły ostatecznie doprowadzić do destabilizacji orbit księżyców wokół planety. W odpowiedniej konfiguracji orbit dodatkowe przyciąganie od Słońca może prowadzić do efektu lawinowego – „rezonans” wydłuża i przechyla zwykle w miarę koliste i płaskie orbity księżyców, aż w końcu ich ścieżki się skrzyżują, prowadząc do zderzenia z dużą prędkością.
Patronite
Zostań Patronem Astrofazy! Pomóż rozwijać projekt i zyskaj dostęp do bonusowych treści!Księżyc Saturna, Rhea, krąży dzisiaj tuż poza miejscem, w którym mógłby wpaść w ten rezonans. Podobnie jak Księżyc Ziemi, satelity Saturna migrują z czasem na zewnątrz od planety. Dlatego gdyby Rhea była starożytnym księżycem, musiałaby przejść przez ten rezonans w niedalekiej przeszłości. Jednak orbita Rheii jest wyjątkowo okrągła i płaska. Sugeruje to, że nie doświadczyła destabilizujących efektów rezonansu, a zamiast tego powstała stosunkowo niedawno.
Nowe badania są zgodne z dowodami , że pierścienie Saturna powstały stosunkowo niedawno, ale wciąż pozostawiają pytania bez odpowiedzi. Jeśli przynajmniej niektóre lodowe księżyce Saturna są również młode, to co to może oznaczać dla potencjału życia w oceanach pod powierzchnią światów takich jak Enceladus? Czy było wystarczająco dużo czasu aby mogło ono tam powstać? Czy możemy poznać pełną historię od pierwotnego systemu planety, przed uderzeniem tworzącym pierścienie, aż po dzień dzisiejszy? Przyszłe badania bazujące na tej pracy pomogą nam dowiedzieć się więcej o tej fascynującej planecie i lodowych światach, które ją okrążają.
