Aktualności

Brakujący Księżyc uważany za odpowiedzialny za pierścienie Saturna

Pierścienie Saturna mogły zostać utworzone przez brakujący księżyc, który uderzył w planetę około 160 milionów lat temu, uważają naukowcy.

Nieobecny księżyc, zwany Poczwarką, może również wyjaśniać, dlaczego planeta lekko się przechyla w obrocie.

Poczwarka krążyła wokół Saturna przez kilka miliardów lat, zanim zderzyła się z planetą i rozpadła.

Ilustracja Saturna
Naukowcy uważają, że pierścienie Saturna mogły zostać utworzone przez brakujący księżyc o nazwie Poczwarka, który uderzył w planetę około 160 milionów lat temu.
ZCH/Pexels

Naukowcy z Massachusetts Institute of Tehnology (MIT) stwierdzili, że może to również wyjaśnić pochodzenie słynnych lodowych pierścieni Saturna, których wiek szacuje się na około 100 milionów lat, znacznie młodszych niż sama planeta.

Te lodowe pierścienie, które krążą wokół równika planety, wyraźnie pokazują, że Saturn obraca się pod kątem 26,7 stopnia, a astronomowie od dawna sądzili, że to nachylenie pochodzi z interakcji grawitacyjnych z jego sąsiadem, Neptunem.

Opasane olbrzymy precesy, czyli chwieją się, jak wirujący bączek, prawie w tym samym tempie, co orbita Neptuna, choć nieco nie zsynchronizowana.

Publikowanie swojej pracy w czasopiśmie Nauki ścisłezespół z MIT powiedział, że poczwarka, która byłaby 84. księżycem Saturna, ciągnęła i ciągnęła swojego rodzica w sposób, który utrzymywał jego nachylenie lub nachylenie w rezonansie z Neptunem.

Jednak utrata jego grawitacyjnego wpływu od czasu jego zniszczenia oznacza, że ​​Saturn i Neptun nie są zsynchronizowane.

„Podobnie jak poczwarka motyla, ten satelita był długo uśpiony i nagle stał się aktywny, a pierścienie się pojawiły” – powiedział profesor MIT Jack Wisdom, główny autor badania.

Na początku XXI wieku naukowcy sugerowali, że nachylona oś Saturna była wynikiem uwięzienia planety w rezonansie lub związku grawitacyjnym z Neptunem.

Jednak obserwacje wykonane przez sondę Cassini NASA, która krążyła wokół Saturna w latach 2004-2017, ujawniły, że Tytan, największy satelita Saturna, oddalał się od Saturna szybciej niż oczekiwano, w tempie około 11 centymetrów rocznie.

Szybka migracja Tytana i jego przyciąganie grawitacyjne doprowadziły naukowców do wniosku, że księżyc był prawdopodobnie odpowiedzialny za przechylanie i utrzymywanie Saturna w rezonansie z Neptunem.

Ale to wyjaśnienie opiera się na jednej wielkiej niewiadomej: momencie bezwładności Saturna, czyli rozmieszczeniu masy we wnętrzu planety.

Ilustracja Neptuna
Zilustrowany tutaj Neptun wydaje się mieć interesującą relację grawitacyjną z sąsiednim Saturnem. Astronomowie od dawna sądzili, że nachylenie Saturna pochodzi z interakcji grawitacyjnych z jego sąsiadem.
NASA/Unsplash

Nachylenie Saturna może zachowywać się inaczej, w zależności od tego, czy materia jest bardziej skoncentrowana w swoim jądrze, czy w kierunku powierzchni.

„Aby poczynić postępy w rozwiązaniu problemu, musieliśmy określić moment bezwładności Saturna” – powiedział Wisdom.

W swoim nowym badaniu Wisdom i jego koledzy starali się określić moment bezwładności Saturna, wykorzystując niektóre z ostatnich obserwacji dokonanych przez Cassini w Wielkim Finale, fazie misji, podczas której statek kosmiczny wykonał niezwykle bliskie podejście, aby precyzyjnie odwzorować grawitację. pole na całej planecie.

Pole grawitacyjne można wykorzystać do określenia rozkładu masy na planecie.

Wisdom i jego koledzy wymodelowali wnętrze Saturna i zidentyfikowali rozkład masy, który odpowiadał polu grawitacyjnemu obserwowanemu przez Cassini.

Co zaskakujące, odkryli, że ten nowo zidentyfikowany moment bezwładności umieścił Saturna blisko, ale tuż poza rezonansem z Neptunem. Planety mogły kiedyś być zsynchronizowane, ale już nie są.

„Wtedy poszliśmy szukać sposobów na wyciągnięcie Saturna z rezonansu Neptuna” – powiedział Wisdom.

Zespół przeprowadził symulacje, aby zbadać, czy jakiekolwiek naturalne niestabilności wśród istniejących satelitów mogły wpłynąć na nachylenie planety. To wyszukiwanie okazało się puste.

Dlatego naukowcy ponownie przeanalizowali równania matematyczne opisujące precesję planety, czyli sposób, w jaki zmienia się oś obrotu planety w czasie.

Ponieważ wszystkie księżyce Saturna mają udział w jednym wyrażeniu w równaniu, zespół doszedł do wniosku, że jeśli jeden z nich zostanie usunięty z sumy, może to wpłynąć na precesję planety.

Tak więc Wisdom i jego koledzy przeprowadzili symulacje, aby ustalić właściwości księżyców, takie jak masa i promień orbity, czyli odległość, w jakiej krąży on wokół ciała.

Opracowali również mechanikę tego, co byłoby wymagane, aby wytrącić Saturna z rezonansu z Neptunem.

Doszli do wniosku, że obecne nachylenie Saturna jest wynikiem rezonansu z Neptunem i że utrata satelity Chrysalis, który był mniej więcej wielkości Japetusa, trzeciego co do wielkości księżyca Saturna, pozwoliła mu uniknąć rezonansu.

Naukowcy powiedzieli, że gdzieś między 200 a 100 milionami lat temu poczwarka weszła w chaotyczną strefę orbity.

Doświadczył wielu bliskich spotkań z Japetusem i Tytanem, a ostatecznie zbliżył się zbyt blisko Saturna, co rozerwało satelitę na kawałki i pozostawiło niewielką część krążącą wokół planety jako gruz.

Utrata poczwarki, jak powiedzieli, wyjaśnia precesję Saturna i jego dzisiejsze nachylenie, a także późne formowanie się jego pierścieni.

„To całkiem dobra historia, ale jak każdy inny wynik, będzie musiał zostać zbadany przez innych” – powiedział Wisdom.

„Wygląda jednak na to, że ten zagubiony satelita był tylko poczwarką czekającą na swoją niestabilność”.

Wyprodukowany we współpracy z SWNS Talker.

Ta historia została przekazana do Newsweeka przez Zenger News.

Related Articles

Dodaj komentarz

Twój adres e-mail nie zostanie opublikowany.

Back to top button