Yeni çalışma, Satürn’ün halkalarına kesin bir yaş koyuyor: Gerçekten genç

Colorado Boulder 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;

12 Mayıs’ta dergide 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.

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.

Kempf, “Yüzükleri evinizdeki halı gibi düşünün” dedi. “Halınız temizse, sadece beklemeniz gerekir. Toz halınızın üzerine yerleşir. Aynı şey yüzükler için de geçerlidir.”

Zorlu bir süreçti: 2004’ten 2017’ye kadar ekip, adı verilen bir araç kullandı. Kozmik Toz Analiz Cihazı 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.

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’te Satürn’e ulaştı ve 2017’de kasıtlı olarak gezegenin atmosferine çarpana kadar veri topladı. Biraz kovaya benzeyen Kozmik Toz Analizörü, küçük parçacıkları hızla geçerken topladı.

LASP’deki mühendisler ve bilim adamları, bir çok daha sofistike NASA’nın 2024’te başlaması planlanan Europa Clipper görevi için toz analiz cihazı.

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 sürmüştü, ancak kesin toz birikimi ölçümlerini içermiyordu.

şans eseri

Yüzükler çoktan kayboluyor olabilir. Daha önceki bir çalışmada, 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 bu, halkaların en başta nasıl oluştuğuna 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, onları neden şimdi görüyoruz?” dedi. “Çok fazla şans.”