Dit was Cassini’s uitzicht vanuit een baan rond Saturnus op 2 januari 2010. In deze afbeelding zijn de ringen aan de nachtzijde van de planeet aanzienlijk helderder gemaakt om hun kenmerken duidelijker te onthullen. Aan de dagzijde worden de ringen verlicht door zowel direct zonlicht als licht dat wordt weerkaatst door de wolkentoppen van Saturnus. Deze weergave in natuurlijke kleuren is een composiet van opnamen die in zichtbaar licht zijn gemaakt met de camera met een nauwe hoek van de Cassini-ruimtesonde op een afstand van ongeveer 2,3 miljoen kilometer van Saturnus. Het Cassini-ruimtevaartuig voltooide zijn missie op 15 september 2017. Credit: ASA/JPL-Caltech/Space Science Institute
While no human could ever have seen Saturn without its rings, in the time of the dinosaurs, the planet may not yet have acquired its iconic accessories – and future Earth dwellers may again know a world without them.
Three recent studies by scientists at NASA’s Ames Research Center in California’s Silicon Valley examine data from NASA’s Cassini mission and provide evidence that Saturn’s rings are both young and ephemeral – in astronomical terms, of course.
The new research looks at the mass of the rings, their “purity,” how quickly incoming debris is added, and how that influences the way the rings change over time. Put those elements together, and one can get a better idea of how long they’ve been around and the time they’ve got left.
Although all four giant planets have ring systems, Saturn’s is by far the most massive and impressive. Scientists are trying to understand why by studying how the rings have formed and how they have evolved over time. Three recent studies by NASA researchers and their partners provide evidence that the rings are a relatively recent addition to Saturn and that they may last only another few hundred million years. Credit: NASA/JPL-Caltech/Space Science Institute
The rings are almost entirely pure ice. Less than a few percent of their mass is non-icy “pollution” coming from micrometeoroids, such as asteroid fragments smaller than a grain of sand. These constantly collide with the ring particles and contribute debris to the material circling the planet. The rings’ age has been hard to pin down, because scientists hadn’t yet quantified this bombardment in order to calculate how long it must have been going on.
Now, one of the three new studies[1] het geeft een beter idee van de totale aankomstsnelheid van niet-bevroren materiaal en dus hoeveel het de ringen had moeten “besmetten” sinds hun vorming. Dit onderzoek, geleid door de Universiteit van Colorado, Boulder, toont ook aan dat micrometeoroïden niet zo snel binnenkomen als wetenschappers dachten, wat betekent dat de zwaartekracht van Saturnus materiaal efficiënter in de ringen kan trekken. Deze bewijslijnen suggereren dat de ringen gedurende meer dan een paar honderd miljoen jaar niet aan deze kosmische hagelstorm kunnen zijn blootgesteld – een kleine fractie van de 4,6 miljard jaar oude Saturnus en het zonnestelsel.
Deze conclusie wordt ondersteund door het tweede artikel,[2] geleid door Indiana University, die een andere kijk heeft op het constante gerinkel van kleine ruimterotsen. De auteurs van het onderzoek identificeerden twee dingen die grotendeels over het hoofd zijn gezien in onderzoek. Ze keken met name naar de fysica die ten grondslag ligt aan de langetermijnevolutie van de ringen en ontdekten dat twee belangrijke elementen micrometeoroïde bombardementen zijn en hoe het puin van deze botsingen binnen de ringen wordt verdeeld. Rekening houdend met deze factoren suggereert dat de ringen hun huidige massa in slechts een paar honderd miljoen jaar zouden kunnen bereiken. De resultaten laten ook zien dat ze, omdat ze zo jong zijn, waarschijnlijk zijn gevormd toen onstabiele zwaartekrachten in het systeem van Saturnus enkele van zijn ijzige manen vernietigden.
“Het idee dat de iconische hoofdringen van Saturnus een recent kenmerk van ons zonnestelsel zouden kunnen zijn, was controversieel”, zegt Jeff Cuzzi, een Ames-onderzoeker en co-auteur van een van de recente artikelen, “maar onze nieuwe resultaten completeren een trifecta van Cassini metingen die deze bevinding moeilijk te vermijden maken.” Cuzzi diende ook als de interdisciplinaire wetenschapper van de Cassini-missie naar de ringen van Saturnus.
Saturnus bestond dus mogelijk al meer dan 4 miljard jaar voordat hij zijn huidige uiterlijk kreeg. Maar hoe lang kan ze nog rekenen op het dragen van de prachtige ringen die we tegenwoordig kennen?
De Cassini-missie ontdekte dat de ringen snel massa verliezen doordat materiaal uit de binnenste regionen op de planeet valt. Het derde papier,[3] ook geleid door Indiana University, kwantificeert voor het eerst hoe snel het ringmateriaal in deze richting afdrijft – en weer spelen meteoroïden een rol. Hun botsingen met bestaande ringdeeltjes en de manier waarop het resulterende puin naar buiten wordt geslingerd, vormen samen een soort transportband die ringmateriaal naar Saturnus transporteert. Onderzoekers berekenen wat al deze stapel deeltjes betekent voor hun uiteindelijke ondergang op de planeet en komen met hard nieuws voor Saturnus: het kan zijn ringen verliezen in de komende honderden miljoenen jaren.
“Ik denk dat wat deze resultaten ons vertellen, is dat het constante bombardement van al dit buitenaardse puin niet alleen de planetaire ringen besmet, maar ze in de loop van de tijd ook zou moeten verminderen”, zegt Paul Estrada, een onderzoeker bij Ames en co-auteur van alle drie. studeert. “Het kan[{” attribute=””>Uranus’ and
References:
“Micrometeoroid infall onto Saturn’s rings constrains their age to no more than a few hundred million years” by Sascha Kempf, Nicolas Altobelli, Jürgen Schmidt, Jeffrey N. Cuzzi, Paul R. Estrada and Ralf Srama, 12 May 2023,
