Το Cassini, το μικρό διαστημόπλοιο που μπορούσε, βγαίνει σε μια φωτιά. Για τους επόμενους τέσσερις μήνες, ο πιο εξελιγμένος καθετήρας που έγινε ποτέ θα χορεύει επισφαλώς μεταξύ του Κρόνου και των παγωμένων δαχτυλιδιών του, συλλαμβάνοντας τις εντυπωσιακές εικόνες αυτής της περιοχής που δεν έχει εξερευνηθεί ποτέ. Σε αυτό το μεγάλο φινάλε στο 20ετές ταξίδι του, η Cassini θα τραβήξει νέα προσοχή στην προέλευση όσων είναι ήδη το πιο λαμπερό και μυστήριο σύνολο δαχτυλιδιών στο ηλιακό σύστημα.
σχετικό περιεχόμενο
- Το Cassini στέλνει πίσω τις πρώτες εικόνες από τις καταδύσεις του στον Κρόνο
- Bye Bye Cassini, η επιθετική διαστημική εξέταση που αποκάλυψε τα μυστικά του Κρόνου
- Ελέγξτε τις νέες εικόνες του Κρόνου από την τελευταία τροχιά του Cassini
Για τους αστρονόμους, το πιο διαρκές μυστήριο σχετικά με αυτούς τους δακτυλίους είναι η ηλικία τους. Παρόλο που θεωρήθηκε αρχαία τα τελευταία χρόνια, η ύφεση τους έρχεται υπό συζήτηση, με στοιχεία που υποδηλώνουν έναν πιο νεανικό σχηματισμό. Τώρα, νέα έρευνα υποστηρίζει την ιδέα ότι τα δαχτυλίδια του Κρόνου είναι δισεκατομμύρια - και όχι εκατομμύρια χρόνια.
Σε κάποιο σημείο της ιστορίας του Κρόνου, ένας δίσκος σκόνης και φυσικού αερίου γύρω από το φεγγάρι συγκολλήθηκε στα απίστευτα δαχτυλίδια που βλέπουμε σήμερα. Μερικά από τα φεγγάρια που βγαίνουν μέσα και έξω από αυτά τα δαχτυλίδια μπορεί να έχουν σχηματιστεί από το ίδιο υλικό, που σημαίνει ότι η χρονολόγηση αυτών των φεγγάρια θα μπορούσε να μας βοηθήσει να μηδενίσουμε στην ηλικία των δακτυλίων του Κρόνου. Αλλά σύμφωνα με τη νέα έρευνα, τρία από αυτά τα εσωτερικά φεγγάρια είναι παλαιότερα από ό, τι οι επιστήμονες είχαν υποθέσει-υπονοώντας σε μια αρχαία προέλευση για τα δαχτυλίδια επίσης.
"Είναι ένα πολύ δροσερό παζλ, γιατί όλα συνδέονται", δήλωσε ο Edgard Rivera-Valentin, στο Παρατηρητήριο Arecibo στο Πουέρτο Ρίκο. Αντί να αντιμετωπίσει τις ηλικίες όλων των φεγγιών και των δαχτυλιδιών, ο Rivera-Valentin εργάζεται αργά μέσα από την πρόκληση, βήμα-βήμα. «Προσπαθώ να κόψω ένα κομμάτι» του παζλ, λέει.
Το 2016, ο Rivera-Valentin άρχισε να χρησιμοποιεί νέα μοντέλα υπολογιστών για να εξετάσει την ιστορία σύγκρουσης των φεγγαριών του Κρόνου Iapetus και Rhea και διαπίστωσε ότι σχηματίστηκαν νωρίς στην 4.6-δισεκατομμύρια χρόνια ζωής του ηλιακού συστήματος. Τα ευρήματά του, τα οποία παρουσίασε στο συνέδριο Lunar and Planetary Sciences στο Τέξας τον Μάρτιο, υποστηρίζουν την ιδέα ότι τα δαχτυλίδια του Κρόνου είναι μεγαλύτερα από ό, τι πιστεύαμε.
Εκτός από το ενδιαφέρον τους, τα δαχτυλίδια και τα φεγγάρια του Κρόνου μπορούν να προσφέρουν συμβουλές για αυτούς τους κυνηγούς με δακτυλιοειδή πλανήτες έξω από το δικό μας ηλιακό σύστημα. Μέχρι στιγμής έχει εντοπιστεί μόνο ένας δακτυλιοειδής εξωπλανήτης, ο οποίος φαίνεται παράξενος, δεδομένου ότι και οι τέσσερις γίγαντες αερίου στο δικό μας σύστημα φέρουν δαχτυλίδια. Εάν τα φεγγάρια και τα δαχτυλίδια του Κρόνου είναι μικρά, αυτό θα μπορούσε να δώσει μια εξήγηση.
"Εάν τα δαχτυλίδια του Κρόνου είναι νεαρά, τότε ένας (υποθετικός) παρατηρητής που θα κοιτάξει το ηλιακό μας σύστημα δεν θα τους είχε δει αν ψάχνουν πριν από ένα δισεκατομμύριο χρόνια", δήλωσε ο Francis Nimmo, ένας πλανητικός επιστήμονας που μελετά την προέλευση των παγωμένων κόσμων Πανεπιστήμιο της Καλιφόρνια στη Σάντα Κρουζ.
Ίσως άλλοι κόσμοι έχουν επίσης βραχύβια δαχτυλίδια, των οποίων οι σύντομες εμφανίσεις στο μακρύ φακό του χωροχρόνου τους καθιστούν δύσκολο να εντοπιστούν από τη Γη. Στην περίπτωση αυτή, ακριβώς όπως κάποιος πέρα από το ηλιακό σύστημα θα είχε περιορισμένη δυνατότητα να κατασκοπεύσει δαχτυλίδια γύρω από τον Κρόνο, οι ανθρώπινοι παρατηρητές θα ήταν εξίσου περιορισμένοι στην ικανότητά τους να εντοπίζουν δακτυλιοειδείς εξωτερικούς χώρους.
Τα μακρόβια φεγγάρια και οι δακτύλιοι, από την άλλη πλευρά, θα μπορούσαν να σημαίνουν ότι τέτοιοι κόσμοι είναι συνηθισμένοι και θα μπορούσαν να κρύβονται με απλό βλέμμα - είτε χάθηκαν σε δεκαετίες δεδομένων είτε παρεμποδίστηκαν από τεχνολογικούς περιορισμούς.
Αυτή η εικόνα ψεύτικου χρώματος δημιουργούσε χρησιμοποιώντας ραδιοσήματα που αποστέλλονται από το Cassini πίσω στη Γη μέσω των δακτυλίων του Κρόνου. (NASA / JPL) Αρχαία σημάδια
Όταν πρόκειται για τον υπολογισμό των ηλικιών άλλων κόσμων, οι επιστήμονες βασίζονται σε μεγάλο βαθμό στους κρατήρες. Συνδέοντας τις ουλές πρόσκρουσης σε περιόδους βαριάς βομβιστικής επίθεσης στο ηλιακό σύστημα, μπορούν να εκτιμήσουν κατά προσέγγιση πόσο παλιά είναι η επιφάνεια, η οποία παρέχει ένα ανώτερο όριο στον ίδιο τον κόσμο. Προηγούμενες έρευνες έχουν δείξει ότι οι δακτύλιοι και τα φεγγάρια του Κρόνου είναι μόλις 100 εκατομμυρίων ετών, καθιστώντας τους σχετικά νέους στη ζωή του ηλιακού συστήματος.
Το πρόβλημα είναι πως η συμπεριφορά του ηλιακού συστήματος στο παρελθόν αποτελεί αντικείμενο συνεχούς συζήτησης. Το 2005, προέκυψε μια νέα θεωρία που είχε τον Ουρανό και τον Ποσειδώνα να χορεύουν ο ένας με τον άλλον, σπάζοντας παγωμένα συντρίμμια προς τα μέσα προς τους υπόλοιπους πλανήτες. Όμως, σύμφωνα με την έρευνα του Rivera-Valentin, αυτή η βροχή υλικού (γνωστή ως αργά βαρύ βομβαρδισμό) θα είχε καταστρέψει εντελώς το νεώτερο φεγγάρι του Κρόνου, Mimas.
Η Rivera-Valentin αποφάσισε να κάνει το πρόβλημα από την άλλη άκρη. Στο παρελθόν είχε δουλέψει με έναν μαθητή για να υπολογίσει πόσα θραύσματα χτύπησαν τον Ιαπέτο, το οποίο λέει ότι πρέπει να είναι το παλαιότερο φεγγάρι κάτω από οποιοδήποτε μοντέλο. Χρησιμοποιώντας μια παρόμοια τεχνική για να υπολογίσει πόσο υλικό έσκασε ένα άλλο φεγγάρι, Rhea, διαπίστωσε ότι ο δορυφόρος βομβαρδίστηκε πολύ λιγότερο από τον Iapetus.
Αυτό θα μπορούσε να οφείλεται στο γεγονός ότι η ποσότητα υλικού που έπληξε τη Σελήνη ήταν μικρότερη από ό, τι είχε υπολογιστεί προηγουμένως. Ή θα μπορούσε να είναι επειδή η Rhea σχηματίστηκε πολύ αργότερα από τον Iapetus, ίσως λίγο μετά την αργά βαρύ βομβαρδισμό που έλαβε χώρα πριν από 3, 9 δισεκατομμύρια χρόνια. Αλλά με βάση τον αριθμό των κρατήρων, τα σημάδια της Rhea σημαίνουν ότι δεν μπορεί να είναι τόσο νέος όσο πρόβλεψαν κάποια μοντέλα.
"Έτσι, το μοντέλο που είπε ότι θα μπορούσαν να έχουν διαμορφωθεί πριν από 100 εκατομμύρια χρόνια, μπορώ τουλάχιστον να πω όχι, αυτό πιθανώς δεν συμβαίνει", δήλωσε ο Rivera-Valentin. Ωστόσο, τα μοντέλα που υποδηλώνουν ότι η Rhea σχηματίστηκε γύρω από την εποχή της Ύστερης Βαρύς Βομβαρδισμού όλα λειτουργούν με την ιστορία του φεγγαριού. Καταστρέφοντας ένα από τα στηρίγματα για τους νεώτερους δακτυλίους, η έρευνα του Rivera-Valentin βοήθησε να οικοδομηθεί η υπόθεση ότι οι δορυφόροι του Κρόνου έχουν μια πολύ παλαιότερη προέλευση.
Επιστρέφοντας το ρολόι
Δεδομένου ότι η μέθοδος της ιστορίας του κρατήρα εξαρτάται τόσο από την κατανόηση του πώς εξελίχθηκε το ηλιακό σύστημα, η Nimmo αποφάσισε να ακολουθήσει μια διαφορετική τακτική για να ακολουθήσει τις ηλικίες του φεγγαριού. Οι μελέτες του αποκάλυψαν ότι το φεγγάρι πρέπει να είναι τουλάχιστον μερικές εκατοντάδες εκατομμύρια χρόνια, αποκλείοντας τα μοντέλα που το έθεσαν σε μόλις 100 εκατομμύρια χρόνια.
"Μπορείς να γυρίσεις το ρολόι πίσω και να δεις πού ήταν παλαιότερα", είπε ο Nimmo. Προηγούμενη έρευνα στο θέμα έθεσε τον Mimas ακριβώς δίπλα στον Κρόνο μόλις πριν από μισό δισεκατομμύριο χρόνια, υποδηλώνοντας ότι θα μπορούσε να ήταν νεαρός. Ωστόσο, αυτή η έρευνα υποθέτει ότι τα φεγγάρια συμπεριφέρθηκαν με τον ίδιο τρόπο στο παρελθόν που κάνουν σήμερα.
Ο Nimmo, από την άλλη πλευρά, διερεύνησε πώς θα μπορούσαν να έχουν αλληλεπιδράσει διαφορετικά όταν ήταν νεότεροι. "Ακόμα κι αν οι δορυφόροι κινούνται αρκετά γρήγορα αυτή τη στιγμή, δεν κινητοποιήθηκαν τόσο γρήγορα νωρίτερα και έτσι οι δορυφόροι μπορούν εύκολα να είναι 4 δισεκατομμύρια ετών», είπε.
Ο Nimmo ανέπτυξε τη δυναμική δύο από τα περισσότερα από 60 φεγγάρια για να βρει περισσότερες ενδείξεις για το αρχαίο σχηματισμό τους. Σε αντίθεση με το προηγούμενο μοντέλο που επανατυλίγει τα φεγγάρια με βάση τις τροχιές τους σήμερα, αντιπροσώπευε τον τρόπο με τον οποίο ο Κρόνος θα επηρέαζε τα φεγγάρια. Ο Κρόνος ρυμουλκώνει τα φεγγάρια καθώς τροχίζουν και τα φεγγάρια σπρώχνουν το ένα στο άλλο. Αυτά τα σταθερά τραβούν θερμότητα τα κέντρα τους, και η θερμότητα στη συνέχεια κινείται προς την επιφάνεια.
"Χρειάζεται χρόνος για τη διάδοση αυτής της θερμοκρασίας προς τα έξω, επειδή η θερμότητα γίνεται μόνο με ένα συγκεκριμένο ρυθμό, οπότε αυτό είναι μια χρονική κλίμακα που μπορούμε να χρησιμοποιήσουμε", είπε.
Στη Dione, ο ρέων πάγος έχει γεμίσει μερικές από τις λεκάνες πρόσκρουσης. Αν η ίδια η σύγκρουση είχε λειώσει τον πάγο, οι κρατήρες θα είχαν χαλαρώσει στην επιφάνεια, είπε ο Nimmo. Αντ 'αυτού, η θερμότητα πρέπει να προέρχεται από το γειτονικό ρυμουλκό. Χρησιμοποίησε την τήξη ως θερμόμετρο για να καθορίσει ότι το φεγγάρι είναι τουλάχιστον μερικών εκατοντάδων εκατομμυρίων ετών, αν και θα μπορούσε εύκολα να ήταν γύρω για 4, 5 δισεκατομμύρια χρόνια. Αυτό αποκλείει τα μοντέλα που χρονολογούν τη σελήνη μόλις 100 εκατομμύρια χρόνια.
Σε μελλοντικές μελέτες, η Nimmo ελπίζει να εξετάσει άλλο φεγγάρι, όπως η Tethys, της οποίας η ταχεία κίνηση θα βοηθήσει να περιορίσει το χρόνο γύρω από τη γέννησή της. Και παρόλο που η έρευνά του, η οποία βασίζεται σε προηγούμενη εργασία του Jim Fuller στο Ινστιτούτο Τεχνολογίας της Καλιφόρνια, παρέχει κάποιους περιορισμούς στη γέννηση των δορυφόρων, το κενό ηλικίας παραμένει μεγάλο. "Δεν πρόκειται να λύσει τα πάντα", είπε.
Δακτύλιοι εξωπλανήτες
Μέχρι στιγμής, ο μόνος γνωστός δακτυλιοειδής εξωπλανήτης είναι ο J1407b, ένας νέος κόσμος που ο αθλητικός τέρας δαγκώνει 200 φορές μεγαλύτερο από τον Κρόνο και μπορεί να μοιάζει με τους γίγαντες αερίου του πρώιμου ηλιακού συστήματος.
"Η ιδέα είναι ότι τα δαχτυλίδια του Κρόνου ήταν κάποτε τόσο μεγάλα", δήλωσε ο Matt Kenworthy του Leiden Observatory, ο οποίος ηγήθηκε της ομάδας που προσδιόρισε τα δαχτυλίδια τέρας το 2015. Με την πάροδο του χρόνου το αέριο και η σκόνη μπορεί να έχουν σχηματίσει φεγγάρια, από τον ηλιακό άνεμο. Η κατανόηση εάν τα φεγγάρια, και ενδεχομένως οι δακτύλιοι, είναι αρχαία μπορεί να βοηθήσει να αποκαλύψει εάν ο Κρόνος φέρει τα απομεινάρια αυτών των αρχέγονων δακτυλίων.
Αν τα δαχτυλίδια του Κρόνου είναι παλιά, αυτό σημαίνει ότι υπάρχουν γύρω από άλλους εξωπλανήτες. Γιατί λοιπόν έχει εντοπιστεί μέχρι τώρα μόνο ένας κόσμος; Σύμφωνα με τον Kenworthy, αυτό οφείλεται εν μέρει στο χρόνο. Ο εντοπισμός ενός γίγαντα φυσικού αερίου αρκετά μακριά από τον ήλιο του για να συγκρατήσει τους παγωμένους δακτυλίους απαιτεί περίπου 10 χρόνια αξίας δεδομένων, πληροφορίες που μόλις πρόσφατα καταρτίστηκαν.
"Πιθανότατα έχουμε σκοντάψει σε έναν από τους πολλούς που ήδη βρίσκονται στα δεδομένα, και είναι απλά θέμα να σκάβουμε παλιά δεδομένα", είπε ο Kenworthy.
