Астрономы выяснили возраст колец Сатурна, опровергнув гипотезу о том, что они сформировались одновременно с самой планетой. Анализ пыли показал, что кольцам не больше 400 млн лет, и человечеству повезло, что мы можем наблюдать их в наше время, говорится в работе, опубликованной в журнале Science Advances.
Свойства колец Сатурна, как и тайна их происхождения, волнует астрономов уже четыре столетия, после того, как в 1610 году Галилео Галилей первым наблюдал их в телескоп. Сегодня ученые знают, что основных колец семь, и они состоят из огромного числа глыб водяного льда общей массой вполовину массы одного из спутников Сатурна — Мимаса.
Главным нерешенным вопросом остается возраст колец и причина их возникновения. В течение XX века большинство ученых склонялось к тому, что кольца образовались одновременно с самой планетой, то есть 4,5 млрд лет назад.
Однако у этой гипотезы есть слабые места. К примеру, не ясно, почему лед, из которого состоят кольца, за миллиарды лет остался таким чистым. Наблюдения показывают, что вещество колец на 98% по объему состоит из чистого водяного льда с небольшой примесью твердых частиц. «Почти невероятно, чтобы что-то осталось таким чистым», — считает Саша Кемпф из Университета Колорадо в Боулдере (США), который в последней работе впервые дал оценку возраста колец.
Сделать это удалось благодаря анализу межпланетной пыли, частицы которой с постоянной скоростью пролетают сквозь Солнечную систему и могут осаждаться на ее телах, в том числе — на кольцах Сатурна. Ученые догадались, что по толщине осажденной пыли можно судить о возрасте объекта, подобно тому, как, проведя пальцем по предметам, можно оценить, как долго не убирались в жилище.
«Подумайте о кольцах, как о ковре у вас дома. Если вы постелили чистый ковер, то требуется время, чтобы на нем осела пыль. То же самое происходит с кольцами», — пояснил Кемпф. Расчеты показали, что межпланетная пыль должна осаждаться на кольцах Сатурна со скоростью примерно 0,1 грамм на квадратный метр поверхности.
Оценить количество накопленной кольцами пыли помог американский аппарат Cassini, который исследовал Сатурн, его кольца и спутники с 2004 по 2017 год. На борту аппарата имелся анализатор пыли Cosmic Dust Analyzer, который мог считать количество залетевших в него частиц пыли и анализировать свойства отдельных частиц, измеряя их скорость, заряд, направление движения, массу и химический состав. За 13 лет работы инструмент поймал 163 частицы, происходивших из непосредственных окрестностей Сатурна. Этого оказалось достаточно, чтобы оценить время их накопления, которое составляет примерно 400 млн лет, то есть кольца действительно оказались по космическим меркам весьма молоды.
«Мы узнали, насколько молоды эти кольца, но это не дало ответа на другие поставленные вопросы. Мы все еще не знаем, как образовались эти кольца», — сказал Кемпф. Будущие исследования должны помочь в разгадке тайны происхождения самих колец. Некоторые ученые считают, что они образовались, когда Сатурн своим притяжением разрушил один из собственных ледяных спутников. Недавние открытия ученых NASA показали, что кольца не вечны — глыбы льда, составляющие их, медленно падают на саму планету, и кольца могут полностью исчезнуть в пределах 100 млн лет. «Если кольца столь короткоживущи и динамичны, почему мы их сейчас наблюдаем? Это большая удача», — считает Кемпф.