Пръстените на Сатурн изчезват и не знаем колко още ще съществуват

Астрономите знаят от 80-те години на миналия век, че ледените най-вътрешни пръстени на Сатурн непрекъснато се разрушават върху горната му атмосфера. Пороят се излива с толкова висока скорост, че всеки ден върху газовия гигант вали вода в огромни количества. Въпреки това, колко бързо се свива емблематичната система от пръстени – което определя кога ще изчезне – продължава да бъде открит въпрос.

За щастие мощният космически телескоп Джеймс Уеб (JWST или Webb) на НАСА, чиито мощни инструменти досега са наблюдавали далечни галактики от ранната вселена, скоро ще изследва този интригуващ феномен, открит много по-близо до нас.

„Все още се опитваме да разберем точно колко бързо те ерозират“, каза Джеймс О’Донохю, планетарен учен от Японската агенция за аерокосмически изследвания, който ще ръководи новите усилия да се определи колко дълго ще продължат да съществуват пръстените на Сатурн. „В момента изследванията показват, че пръстените ще бъдат част от Сатурн само за още няколкостотин милиона години.“

За по-добра оценка на живота на емблематичните пръстени на Сатурн, JWST и обсерваторията Кек в Хавай ще бъдат част от дългосрочна кампания за наблюдение за изучаване на планетата. Телескопите ще помогнат да се наблюдава как феноменът „пръстенов дъжд“ се колебае по време на един пълен сезон на газовия гигант, който продължава около седем земни години, благодарение на неговата орбита далеч от слънцето.

Астрономите очакват интересни данни от кампанията, тъй като предишни изследвания показаха, че огромни количества материал от пръстена непрекъснато пада върху Сатурн. Например, данните, изпратени у дома от космическия кораб Касини на НАСА – който кръстосваше точно през пропастта между Сатурн и пръстените му 22 пъти по време на гмуркането си в планетата през 2017 г. – разкриха, че някъде межу 400 и 2800 кг леден дъжд се стичат върху планетата всяка секунда и нагряват горната й атмосфера.

При тази скорост пръстените може да изчезнат след около 300 милиона години. Въпреки че това може да изглежда като много далече, потопът води символичната система от пръстени до „относително бърза смърт“ в космически времеви мащаби. Но скоростта, с която материалът на пръстена вали върху планетата, все още е до голяма степен несигурна; пръстените могат да изчезнат за около 100 милиона години, или може да останат около 1,1 милиарда години, казват астрономите.
„В момента имаме само една много широка оценка“, каза О’Донохю пред Space. „Искаме да направим повече наблюдения, които стесняват този обхват на притока.“

Според настоящите изследвания космическите скали и слънчевата радиация леко смущават частиците на пръстена и им придават електрически заряд, така че да се свързват с линиите на магнитното поле на газовия гигант. След това гравитацията на Сатурн привлича ледените частици, които се насочват от магнитните полета, за да се влеят в горната атмосфера на планетата, но не винаги с еднаква скорост.

Докато Сатурн обикаля около слънцето в своята 29,5-годишна орбита, той се измества по далеч от Слънцето и неговите пръстени правят същото. Този наклон диктува доколко слънчевата радиация засяга най-вътрешните слоеве на пръстенната система – където се задейства голяма част от леденият дъжд – и може също да играе роля при определянето на това колко материал пада върху Сатурн, казват астрономите.

„Подозираме, че когато пръстените са на ръба със Слънцето, пръстеновидният дъжд ще се забави“, каза О’Донохю пред Space.com. „И че когато са наклонени към слънцето, пръстеновидният приток на дъжд ще се увеличи.“

Така неговият екип ще използва обсерваториите Webb и Hawaiian Keck, за да измери емисиите, произтичащи от специфична водородна молекула в горната атмосфера на Сатурн. Измерванията на тази молекула нарастват, когато малко количество материал от ледените пръстени на Сатурн падне в атмосферата му, но количеството им намалява по време на обилен дъжд от пръстените, каза О’Донохю пред Space.com. Мониторингът на тези промени в тези водородни емисии през целия един пълен сезон на Сатурн може да помогне на екипа да определи точно колко материал от пръстена трябва да извалява върху планетата.

„Инструментът на Keck, който сме използвали за това преди, е надграден и никога досега не сме използвали JWST за това“, каза той. „Така че ще можем да оценим водата от пръстена по-добре от всякога.“

Докато новото изследване ще помогне с прогнозирането на съдбата на пръстените, астрономите, изучаващи света на Сатурн, продължават десетилетния дебат за това как и кога са се родили пръстените на планетата. Различни модели показаха, че пръстените са били постоянна структура около Сатурн от преди 4,5 милиарда години – когато самата слънчева система се е формирала, но данните от космическия кораб „Касини“ рисуват по-младежка картина, като ги състаряват само до 100 милиона години.

Несъответствието възниква, защото по-старите пръстени често са по-тъмни, но Касини е уловил пръстените на Сатурн като ярки, намеквайки за тяхната младост. През 2019 г. астрономи, които преразгледаха дебата, предположиха, че обилният дъжд идващ от пръстените може да е отговорен за това, че пръстените изглеждат млади, връщайки се към първоначалната представа, че в крайна сметка пръстените са толкова стари, колкото и Слънчевата система.

„Мисля, че би било удивително, ако животът на пръстените е само около 100 милиона години и възрастта им е милиарди години“, каза О’Донохю пред Space.com. „Тъй като това означава, че сме еволюирали точно навреме, за да ги видим, преди да изчезнат.“