Bu, Cassini’nin 2 Ocak 2010’da Satürn çevresindeki yörüngeden görünüşüydü. Bu görüntüde, gezegenin gece tarafındaki halkalar, özelliklerini daha net bir şekilde ortaya çıkarmak için önemli ölçüde parlaklaştırıldı. Gündüz tarafında, halkalar hem doğrudan güneş ışığıyla hem de Satürn’ün bulut tepelerinden yansıyan ışıkla aydınlatılıyor. Bu doğal renkli görüntü, Satürn’den yaklaşık 1,4 milyon mil (2,3 milyon kilometre) uzaklıkta Cassini uzay aracının dar açılı kamerasıyla görünür ışıkta çekilmiş görüntülerin bir bileşimidir. Cassini uzay aracı görevini 15 Eylül 2017’de sonlandırdı. Kaynak: ASA/JPL-Caltech/Space Science Institute
Cassini mission data suggests that Saturn’s rings are young, possibly only a few hundred million years old, and could disappear in a similar timescale. The rings’ mass, purity, and debris accumulation rates indicate their relatively young age and short lifespan. Two studies show that the rings formed relatively recently and are rapidly losing mass, while a third predicts their disappearance within the next few hundred million years.
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] buzlu olmayan malzemenin toplam varış hızı hakkında daha iyi bir fikir verir ve bu nedenle, oluşumlarından bu yana halkaları ne kadar “kirletmiş” olması gerekir. Colorado Üniversitesi, Boulder tarafından yürütülen bu araştırma, mikrometeoroidlerin bilim adamlarının düşündüğü kadar hızlı gelmediğini de gösteriyor, bu da Satürn’ün yerçekiminin malzemeyi halkalara daha etkili bir şekilde çekebileceği anlamına geliyor. Bu kanıt dizileri, halkaların bu kozmik dolu fırtınasına birkaç yüz milyon yıldan fazla maruz kalamayacağını söylüyor – Satürn’ün ve güneş sisteminin 4,6 milyar yıllık yaşının küçük bir kısmı.
Bu sonucu destekleyen ikinci makale,[2] Halkaların küçük uzay kayaları tarafından sürekli dövülmesine farklı bir açıdan bakan Indiana Üniversitesi liderliğinde. Çalışmanın yazarları, araştırmalarda büyük ölçüde ihmal edilen iki şeyi belirlediler. Spesifik olarak, halkaların uzun vadeli evrimini yöneten fiziğe bakıyorlardı ve iki önemli unsurun mikrometeoroid bombardımanı ve bu çarpışmalardan kaynaklanan enkazın halkalar içinde dağılma şekli olduğunu buldular. Bu faktörlerin dikkate alınması, halkaların bugünkü kütlelerine sadece birkaç yüz milyon yılda ulaşmış olabileceğini gösteriyor. Sonuçlar ayrıca, çok genç oldukları için büyük olasılıkla Satürn’ün sistemindeki dengesiz yerçekimi kuvvetlerinin buzlu uydularından bazılarını yok etmesiyle oluştuklarını gösteriyor.
Ames’te araştırmacı ve yakın tarihli makalelerden birinin ortak yazarı Jeff Cuzzi, “Satürn’ün ikonik ana halkalarının güneş sistemimizin yakın tarihli bir özelliği olabileceği fikri tartışmalıydı,” dedi, “ancak yeni sonuçlarımız tamamlıyor. Bu bulgudan kaçınmayı zorlaştıran üç Cassini ölçümleri.” Cuzzi ayrıca Cassini misyonunun Satürn’ün halkaları için disiplinler arası bilim adamı olarak görev yaptı.
O halde Satürn, şu anki görünümünü benimsemeden önce yaklaşık 4 milyar yıldan fazla olmuş olabilir. Ama bugün bildiğimiz güzel yüzükleri takmaya daha ne kadar güvenebilir?
Cassini misyonu, en içteki bölgelerden gelen malzeme gezegene düştüğü için halkaların hızla kütle kaybettiğini keşfetti. Üçüncü kağıt,[3] yine Indiana Üniversitesi liderliğindeki araştırma, halka malzemesinin bu yönde ne kadar hızlı sürüklendiğini ilk kez ölçüyor ve meteoroidler yine bir rol oynuyor. Mevcut halka parçacıklarıyla çarpışmaları ve ortaya çıkan döküntünün dışarı fırlatılma şekli, halka malzemesini Satürn’e doğru taşıyan bir tür hareket taşıma bandı oluşturmak için birleşir. Araştırmacılar, parçacıkların tüm bu itiş kakışının gezegende nihai olarak kaybolmaları için ne anlama geldiğini hesaplayarak Satürn için bazı zor haberlere varıyorlar: önümüzdeki birkaç yüz milyon yıl içinde halkalarını kaybedebilir.
Ames’te araştırmacı ve üç çalışmanın da ortak yazarı olan Paul Estrada, “Bence bu sonuçlar bize, tüm bu yabancı enkaz tarafından sürekli bombardımanın gezegen halkalarını kirletmekle kalmayıp aynı zamanda zamanla onları zayıflatması gerektiğini söylüyor” dedi. “Belki Uranüs‘ Ve Neptün‘nin küçültülmüş ve koyu renkli halkaları bu sürecin sonucudur. O halde Satürn’ün halkalarının nispeten iri ve buzlu olması, onların gençliklerinin bir göstergesidir.”
Genç çalıyor ama – ne yazık ki! – nispeten kısa ömürlü de. Yine de, nihai ölümlerinin yasını tutmak yerine, insanlar bir türler Satürn’ün dokuzlara kadar giyindiği bir zamanda doğdu, bizim için bakmamız ve çalışmamız için gezegensel bir moda ikonu.
Referanslar:
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
Paul R. Estrada ve Richard H. Durisen, 9 Mayıs 2023, “Mikrometeoroid bombardımanı nedeniyle kirlilik ve taşımayı içeren viskoz evrimlerden Satürn’ün halkalarının ilk kütlesi, yaşı ve ömrü üzerindeki kısıtlamalar”, İkarus.
DOI: 10.1016/j.icarus.2022.115296
Richard H. Durisen ve Paul R. Estrada, 9 Mayıs 2023, “Balistik taşıma ve kütle yüklemesi nedeniyle Satürn’ün halkalarındaki büyük kütle akış hızları”, İkarus.
DOI: 10.1016/j.icarus.2022.115221