Halkaların karanlık tarafının Cassini uzay aracından alınan bu sanatsal görüntüsünde güneş ışığı Satürn’ün halkalarından sepya tonlarında süzülüyor. Halkaların aydınlık tarafından doğrudan gezegene yansıyan güneş ışınları, güney yarımkürenin gece tarafını vurur ve aydınlatır. Yoğun nüfuslu B halkası, Güneş ışığının çoğunu engeller ve bu nedenle oldukça karanlık görünür. Kredi: NASA/JPL/Uzay Bilimleri Enstitüsü
CU Boulder araştırması şunu ortaya koyuyor: SatürnHalkaları, yaklaşık 400 milyon yaşında olan gezegenin kendisinden çok daha genç, ancak kökenleri bir sır olarak kalıyor.
Yeni bir çalışma, Satürn’ün halkalarının muhtemelen 400 milyon yıldan daha eski olmadığını ve yaklaşık 4,5 milyar yaşındaki gezegenin kendisinden çok daha genç olduğunu buldu. Araştırma ekibi, gemideki Kozmik Toz Analiz Cihazından alınan verileri kullanarak halkalardaki toz birikimini analiz etti. NASA‘S cassini uzay aracı, halkaların yalnızca birkaç yüz milyon yıldır toz topladığı sonucuna varıyor. Bununla birlikte, Satürn’ün halkalarının kökeni hala bilinmiyor ve önceki araştırmalar, gezegene yağan buz nedeniyle yavaş yavaş yok olabileceklerini gösteriyor.
Boulder’daki Colorado Üniversitesi’nden fizikçi Sascha Kempf liderliğindeki yeni bir çalışma, Satürn’ün halkalarının dikkate değer ölçüde genç olduğuna dair şimdiye kadarki en güçlü kanıtı ortaya koydu;
Dergide 12 Mayıs’ta yayınlanan araştırma Bilim Gelişmeleri, Satürn’ün halkalarının yaşının 400 milyon yıldan fazla olmadığını saptar. Bu, halkaları yaklaşık 4,5 milyar yaşında olan Satürn’ün kendisinden çok daha genç yapıyor.
Satürn’ün halkaları, çizgili renklerini, halkaların buzunda sıkışıp kalan küçük kirlilik konsantrasyonlarından alabilir. Kredi: NASA/JPL/Uzay Bilimleri Enstitüsü
CU Boulder’daki Atmosfer ve Uzay Fiziği Laboratuvarı’nda (LASP) doçent olan Kempf, “Bir bakıma, James Clerk Maxwell ile başlayan bir soruyu kapattık” dedi.
Araştırmacılar, alışılmadık bir konu gibi görünen bir konuyu inceleyerek bu sonuca vardılar: toz.
Kempf, küçük kayalık malzeme taneciklerinin Dünya’nın güneş sisteminde neredeyse sürekli olarak yıkandığını açıkladı. Bazı durumlarda, bu akış Satürn’ün halkalarını oluşturan buz da dahil olmak üzere gezegen cisimlerinde ince bir toz tabakası bırakabilir.
Yeni çalışmada, o ve meslektaşları, bu toz tabakasının ne kadar hızlı biriktiğini inceleyerek Satürn’ün halkalarına bir tarih koymak için yola çıktılar – parmağınızı yüzeylerinde gezdirerek bir evin kaç yaşında olduğunu söylemek gibi.
NASA’nın Cassini’sini, uzay aracının kasten gezegenin atmosferine çarpmadan önce Satürn ve halkaları arasında birçok kez daldığı 2017 “büyük finali” sırasında tasviri. Kredi: NASA/JPL-Caltech
Kempf, “Yüzükleri evinizdeki halı gibi düşünün,” dedi. “Temiz bir halınız varsa, sadece beklemeniz gerekir. Toz halınızın üzerine yerleşecektir. Aynı şey yüzükler için de geçerli.”
Zorlu bir süreçti: 2004’ten 2017’ye kadar ekip, adı verilen bir araç kullandı. Kozmik Toz Analizörü gemide NASA’nın geç Cassini uzay aracı Satürn’ün etrafında uçuşan toz zerrelerini analiz etmek için. Bu 13 yıl boyunca, araştırmacılar gezegenin yakın çevresinden gelen sadece 163 tane topladılar. Ama yeterliydi. Hesaplamalarına göre, Satürn’ün halkaları muhtemelen sadece birkaç yüz milyon yıldır toz topluyor.
Başka bir deyişle, gezegenin halkaları, kozmik terimlerle göz açıp kapayıncaya kadar ortaya çıkan (ve hatta potansiyel olarak ortadan kaybolan) yeni olgulardır.
Kempf, “Yüzüklerin yaklaşık olarak kaç yaşında olduğunu biliyoruz, ancak diğer sorunlarımızı çözmüyor,” dedi. “Bu halkaların ilk etapta nasıl oluştuğunu hala bilmiyoruz.”
Galileo’dan Cassini’ye
Araştırmacılar, 400 yılı aşkın bir süredir görünüşte yarı saydam olan bu halkaların büyüsüne kapıldılar. 1610’da, İtalyan astronom Galileo Galilei, ne olduklarını bilmese de, ilk kez bir teleskopla özellikleri gözlemledi. (Galileo’nun orijinal çizimleri, halkaların biraz su testisinin kulpları gibi görünmesini sağlar). 1800’lerde İskoçya’dan bir bilim adamı olan Maxwell, Satürn’ün halkalarının katı olamayacağı, bunun yerine birçok ayrı parçadan oluştuğu sonucuna vardı.
Bugün bilim adamları, Satürn’ün çoğu Dünya’daki bir kayadan büyük olmayan sayısız buz parçasından oluşan yedi halkaya ev sahipliği yaptığını biliyor. Toplamda, bu buz Satürn’ün uydusu Mimas’ın yarısı kadar ağırlığa sahip ve gezegenin yüzeyinden yaklaşık 275.000 mil uzağa uzanıyor.
LASP’ta tasarlanıp üretilen Europa SUrface Dust Analyzer (SUDA), NASA’nın amiral gemisi Europa Clipper görevinin bir parçası olarak toz taneciklerini toplayacak. Kredi bilgileri: Glenn Asakawa/CU Boulder
Kempf, 20. yüzyılın büyük bir bölümünde bilim adamlarının halkaların muhtemelen Satürn ile aynı zamanda oluştuğunu varsaydıklarını da sözlerine ekledi.
Ancak bu fikir birkaç soruna yol açtı – yani Satürn’ün halkaları pırıl pırıl parlıyor. Gözlemler, bu özelliklerin hacimce kabaca %98 oranında saf su buzundan ve çok az miktarda kayalık maddeden oluştuğunu gösteriyor.
Kempf, “Sonunda bu kadar temiz bir şey elde etmek neredeyse imkansız,” dedi.
Cassini, Satürn’ün halkalarına kesin bir yaş koyma fırsatı sundu. Uzay aracı ilk olarak 2004 yılında Satürn’e ulaştı ve gelene kadar veri topladı. kasıtlı olarak gezegenin atmosferine çarptı Biraz kovaya benzeyen Kozmik Toz Analizörü, küçük parçacıkları hızla geçerken topladı.
LASP’deki mühendisler ve bilim adamları, bir çok daha gelişmiş toz analiz cihazı NASA’nın 2024’te başlaması planlanan Europa Clipper görevi için.
Ekip, bu gezegenler arası pisliğin her yıl Satürn’ün halkalarının her bir ayak karesine bir gramdan çok daha az katkıda bulunacağını tahmin etti – hafif bir serpinti, ancak zamanla artmaya yetecek kadar. Önceki çalışmalar da halkaların genç olabileceğini öne sürdü ancak kesin toz birikimi önlemlerini içermiyordu.
şans eseri
Yüzükler çoktan kayboluyor olabilir. Önceki araştırmalarda, NASA bilim adamları buzun yavaş yavaş gezegene yağdığını ve 100 milyon yıl sonra tamamen yok olabileceğini bildirdiler.
Kempf, bu geçici özelliklerin Galileo ve Cassini uzay aracının onları gözlemleyebildiği bir zamanda var olduklarının gerçek olamayacak kadar iyi göründüğünü söyledi ve halkaların ilk etapta nasıl ortaya çıktığına dair bir açıklama gerektiriyor. Örneğin bazı bilim adamları, Satürn’ün halkalarının, gezegenin yerçekiminin uydularından birini parçaladığında oluşmuş olabileceğini öne sürdüler.
“Yüzükler kısa ömürlü ve dinamikse, neden şimdi onları görüyoruz?” dedi. “Çok fazla şans.”
Referans: Sascha Kempf, Nicolas Altobelli, Jürgen Schmidt, Jeffrey N. Cuzzi, Paul R. Estrada ve Ralf Srama, 12 Mayıs 2023, “Satürn’ün halkalarına mikrometeoroid düşmesi, yaşlarını birkaç yüz milyon yılla sınırlıyor”, Bilim Gelişmeleri.
DOI: 10.1126/sciadv.adf8537
Yeni çalışmanın ortak yazarları arasında Nicolas Altobelli yer alıyor. Avrupa Uzay Ajansı; Freie Universität Berlin’den Jürgen Schmidt; NASA Ames Araştırma Merkezi’nden Jeffrey Cuzzi ve Paul Estrada; ve Universität Stuttgart’tan Ralf Srama.