Forskere siger, at alderen på Saturns ringe er svær at bestemme

Et team af forskere har genoplivet debatten om alderen på Saturns ringe med en undersøgelse, der daterer ringene som højst sandsynligt dannet tidligt i solsystemet.

I et papir offentliggjort i dag i Natur astronomi og præsenteret på EPSC-DPS Joint Meeting 2019 i Genève, forfatterne foreslår, at processer, der fortrinsvis skubber støvet og organisk materiale ud af Saturns ringe, kan få ringene til at se meget yngre ud, end de faktisk er.

Cassinis dyk gennem ringene under missionens Grand Finale i 2017 gav data, der blev tolket som bevis på, at Saturns ringe blev dannet for blot et par titusinder af år siden, omkring den tid, hvor dinosaurerne vandrede på Jorden. Tyngdekraftsmålinger taget under dykket gav et mere præcist skøn over ringenes masse, som består af mere end 95 procent vandis og mindre end 5 procent sten, organiske materialer og metaller. Masseestimatet blev derefter brugt til at regne ud, hvor længe ringenes uberørte is ville skulle udsættes for støv og mikrometeoritter for at nå niveauet for andre "forurenende stoffer", som vi ser i dag.

For mange, dette løste mysteriet om ringenes alder. Imidlertid, Aurelien Crida, hovedforfatter af den nye undersøgelse, mener, at debatten endnu ikke er afgjort.

"Vi kan ikke direkte måle alderen på Saturns ringe som ringene på en træstub, så vi er nødt til at udlede deres alder fra andre egenskaber som masse og kemisk sammensætning. Nylige undersøgelser har gjort antagelser om, at støvstrømmen er konstant, massen af ​​ringene er konstant, og at ringene beholder alt det forureningsmateriale, som de modtager. Imidlertid, der er stadig megen usikkerhed om alle disse punkter, og når taget med andre resultater fra Cassini-missionen, vi mener, at der er et stærkt argument for, at ringene er mange, meget ældre, " sagde Dr. Crida, af Observatoire de la Côte d"Azur, CNRS.

Crida og kolleger hævder, at den masse, der blev målt under Cassini-missionens finale, er i usædvanlig god overensstemmelse med modeller af den dynamiske udvikling af massive ringe, der går tilbage til det oprindelige solsystem.

Ringene er lavet af partikler og blokke, der varierer i størrelse fra meter ned til mikrometer. Viskøse vekselvirkninger mellem blokkene får ringene til at brede sig ud og transportere materiale væk som et transportbånd. Dette fører til massetab fra den inderste kant, hvor partikler falder ned i planeten, og fra yderkanten, hvor materiale krydser den ydre grænse til et område, hvor måner og satellitter begynder at dannes.

Mere massive ringe spredes hurtigere og taber masse hurtigere. Modellerne viser, at uanset ringenes begyndelsesmasse, der er en tendens til, at ringene konvergerer på en masse målt af Cassini efter omkring 4 milliarder år, matchende tidsskalaen for dannelsen af ​​solsystemet.

"Ud fra vores nuværende forståelse af ringenes viskositet, massen målt under Cassini Grand Finale ville være det naturlige produkt af flere milliarder års evolution, hvilket er tiltalende. Indrømmet, intet forhindrer ringene i at være blevet dannet for ganske nylig med denne præcise masse og knap har udviklet sig siden. Imidlertid, det ville være ret tilfældigt, " sagde Dr. Crida.

Medforfatter Hsiang-Wen Hsu var en del af et team, der annoncerede resultater i oktober 2018 fra Cassini's Cosmic Dust Analyzer, som viste, at 600 kilo silikatkorn faldt på Saturn fra ringene hvert sekund. Andre undersøgelser, der bruger data fra Cassini-ion- og neutralmassespektrometeret, har vist tilstedeværelsen af ​​organiske molekyler i Saturns øvre atmosfære, som menes at stamme fra ringene.

Dr. Hsu, fra Laboratoriet for Rum og Atmosfærisk Fysik ved Boulder, Colorado, sagde:"Disse resultater tyder på, at ringene 'renser' sig selv for forurenende stoffer. Arten af ​​denne potentielle ringrensningsproces er stadig mystisk. vores undersøgelse viser, at eksponeringsalderen ikke nødvendigvis er forbundet med dannelsesalderen, dermed kan ringene virke kunstigt unge."