Ще изгуби ли пръстените си Сатурн и изобщо, откъде са се взели?

Сатурн е бил интересен за учените още от времето на Галилей, който го открива и пише, че планетата „не е сама“, както се изразява той.

„Не знам какво да кажа в случай, който е толкова изненадващ, толкова неочакван и направо като роман”, пише той. Тогава Галилей не осъзнава, че тази мистериозност на планетата се дължи на пръстените й, космическия венец от леден материал около нея.

От Земята пръстените изглеждат плътни, но отблизо са прозрачни ленти, съставени от безброй частици, предимно лед и парчета скала. Някои от тях не са по-големи от зърно захар, а други имат размера на планини. Те се въртят, държани на място от деликатен баланс между тежестта на Сатурн и тяхната орбитална скорост, която ги изтегля към пространството.

Учените получиха най-добрия си поглед към планетата почти 400 години след откриването й от Галилео Галилей, използвайки космическия кораб на НАСА Касини. Сондата прекара 13 години в орбита близо до Сатурн, докато през септември 2017 г. не свърши горивото й и инженерите умишлено я унищожиха, като я блъснаха в планетата.

Повече от година по-късно учените все още сортират данните от последните моменти на апарата, надявайки се да извлекат отговори на многото въпроси, които остават на Сатурн.

Последните открития, публикувани в четвъртък в списание Science, отговарят на един фундаментален въпрос: каква е масата на тези зашеметяващи пръстени? Оценките за масата на пръстените са варирали крайно през последните десетилетия, започвайки от времето на космическия кораб-близнак Вояджър, който прелита над Сатурн в края на 70-те и началото на 80-те години на миналия век по пътя си през Слънчевата система. Сега дори Касини, в относителната си близост до Сатурн, не можа да осигури точни измервания на масата на пръстените почти до самия край.

През по-голямата част от живота си орбитата на Касини беше извън Сатурн и неговите пръстени.
„Получавахме комбинирана маса на Сатурн плюс пръстените и наистина нямаше начин да я отделим“, казва Линда Спилкер, водещ учен в мисията на Касини, който не е участвал в последните изследвания.

В последните си маневри Касини влиза и излиза от пръстените на Сатурн. Космическият кораб е бил избутан от тежестта на лентите, както и от мощни ветрове, излъчвани от дълбочина в атмосферата на планетата. Учените използват данните, получени от тези ефекти, за да изчислят масата на пръстените. Те казват, че тя е около 40 процента от тази на Мимас, луна на Сатурн, която е около 2000 пъти по-малка от земната луна.

В по-земни мерки, пръстените са около половината от масата на целия антарктически леден шелф, разпределени на площ 80 пъти повече от тази на Земята.

„Това е най-точното измерване на пръстените на Сатурн“, казва Бони Бурати, планетарен учен от НАСА, която работи по програмата на Касини, но не е участвала в конкретното проучване на пръстените.

„Маржовете на грешки са доста големи – има около 25%, почти 30% несигурност – но това е по-точно от всичко, което сме имали досега“, обяснява тя за списание The Atlantic.

Новата оценка на масата на пръстените помага да се отговори и на друг въпрос свързан със Сатурн, който е озадачавал учените: на колко години са пръстените? От десетилетия научната общност се разделя на два лагера. Единият вярваше, че пръстените са се образували, заедно със Сатурн преди около 4.6 милиарда години, когато слънчевата система се е появила от завихрящи се облаци прах, останали от огненото раждане на слънцето. Другата група предполага, че пръстените са се появили много по-късно, едва преди 100 милиона години, когато динозаврите още са живели по Земята.

Последните изследвания подкрепят случая за по-скорошен произход на пръстените. Според настоящите модели, колкото по-масивни са пръстените, толкова по-стари трябва да са и обратно. Новото проучване предполага, че пръстените имат по-малка маса от предполагаемата досега, което означава, че те също са по-млади. Авторите на изследването твърдят, че новата им оценка, съчетана с предишни изследвания, предполага, че пръстените са на възраст между 10 и 100 милиона години.

Други анализи отново се различават от тези твърдения, фокусирани върху границите на грешките в данните на Касини, те предполагат, че части от системата пръстени могат да са на възраст около 1,5 милиарда години.

Все пак има и единодушие, повечето учени сега са съгласни, че пръстените не са се образували заедно със Сатурн. Това ни води до още един нерешен въпрос: Откъде са се взели пръстените? Историята с произхода им по-време на образуването на Сатурн би била много удобна: младата слънчева система е хаотична бъркотия от летящи отломки и за Сатурн би било възможно да хване част от нея в трайна орбита.

Сега учените подозират, че пръстените са фрагментирани части от друг космически натрапник. Луна, комета или астероид трябва да са се отклонили твърде близо до планетата. В капан между две гравитационни сили – едната, която я дърпа към Сатурн, а другата я изтегля – обектът се е разпаднал на парчета. С течение на времето парчетата се сплескват във формата на деликатен диск.

По-младата възраст на пръстените повдига още един въпрос. Имало ли е и други системи от пръстени, които може би са били по-стари и след това просто са изчезнали бавно във времето? Ако това е така, днешните пръстени, може да са само последните в поредица от системи пръстени, най-новата жертва на масивното привличане на Сатурн.

Колкото и величествени и вечни да изглеждат сега, пръстените на Сатурн непрекъснато губят материал. Слънчевата светлина и други космически ефекти могат да превърнат празните, ледени отломки в електрически заредени частици. В новото си състояние, частиците са по-малко способни да устоят на привличането от гравитацията на Сатурн и да преминат в неговата атмосфера, където се изпаряват и „валят“ като вода върху планетата. Според проучванията на учените от НАСА, при този процес се изхвърлят до 4 400 литри вода на Сатурн всяка секунда. Прогнозата е, че пръстените ще изчезнат за около 300 милиона години.