Jedan od velikih rezultata misije 'Cassini' bilo je utvrđivanje da su prelepi Saturnovi prstenovi prolazna struktura. Za otprilike sto miliona godina prsten će nestati, ostavivši za sobom osiromašenu verziju Jupitera s manje blještavih boja. Ali ako su prstenovi 'skorašnji', kako su tačno formirani? Odgovor bi lako dobili da imamo uzorke prstenova te da možemo da izmerimo njihov izotopski sastav, ali budući da nemamo moramo se zadovoljiti indirektnim istraživanjima. Upravo to je radila letilica 'Cassini'tokom poslednje faze misije, poznate kao 'Veliko finale'. Kako? Merenjem mase prstenova.

s1
Prstenovi su mladi i lepi...

Teorijski modeli kažu da što su prstenovi masivniji, to su stariji. Sa normalne orbite, merenje mase prstenova je složeno jer je njihov gravitacioni uticaj maskiran gravitacijom planete, ali je 2017. godine 'Cassini'tokom pet meseci napravio 22 orbite oko Saturna prolećući kroz procep između planete i prstena. Tokom 6 od tih orbita 'Cassini'je proleteo na visini između 2600 i 3900 km iznad Saturnovih oblaka, a brzina sonde je sa velikom tačnošću mogla da se izmeri pomoću Doplerovog efekta radio signala. Kao rezultat, dobijeni su odgovarajući podaci za izračunavanje mase prstenova. To je bio zamašan zadatak koji je trajao sve do nedavno, kada su rezultati objavljeni u radu u časopisu 'Science'.

s2
Saturn bez prstenova.

Autori članka, na čelu sa talijanskim istraživačem Lucianom Iessom(talijanska agencija ASI je za 'Cassini'napravila glavnu (HGA) i sporednu (LGA) antenu, radar koji je služio kao radiometar i visinomer, podsistem RSS za radio-nauku i kanal VIMS-V za spektrometar VIMS), izračunali su da je masa prstena – 1,54×1019kg!OK, ali da li je to mnogo ili malo? Da bi dobili neku ideju, to je oko 41% mase Mimasa, jednog od Saturnovih mececi[1]. To implicira da su prstenovi stari između 10 i 100 miliona godina, sa prihvatljivom procenom od 50 miliona. Kada su tokom 80-ih 'Voyager 1 i 2'proleteli pored Saturna, masa prstenova je procenjena na 70-80% mase Mimasa, što je značilo da im je starost ispod 500 mil. godina. O ovom se rezultatu u to vreme mnogo raspravljalo jer je bio u suprotnosti sa preovlađujućoj teoriji koja je predpostavljala veliku starost prstenova. Naučnici su očekivali da će 'Cassini'rešiti ovu misteriju tokom prvih godina misije, ali je sonda otkrila da su prstenovi mnogo složeniji od očekivanog te da je mnogo tamnih čestica 'sakriveno' u B prstenu. Prve indirektne procene su govorile da je masa prstenova jednaka ili veća od 'Voyagerovih', ali sada znamo da to nije tačno.

Mnogi mediji su tada požurili da objave da Saturnovi prstenovi nisu postojali u vreme dinosaura[2]. Pre 'Cassinija'je postojala mala verovatnoća da su prstenovi jako stari, preko milijardu godina, ali do kraja misije praktično svi eksperti su se složili da su geološki vrlo mladi. Ali, kao što je to uvek slučaj, stvar je bila malo složenija. Procenjena starost A prstena je između 80 i 150 mil. godina, dok je starost B prstena, najmasivnijeg među prstenovima, procenjena između 30 i 100 mil. godina. Zapravo, novi rezultati pokazuju da je prsten B starijiod predviđanja po najnovijim modelima. Valja napomenuti da je 'Cassini' izmerio masu prstenova A, B i C, budući da se ostatak smatra nebitnim, ali proračun mase svakog prstena – i, shodno tome, starost svakog – još uvek je stvar debate. Na isti način, veruje se da su prstenovi bili prvobitno svetliji mada ne i veći (njihova veličina je ograničena Rošovom granicom).

s3
Izgled Saturnovih prstenova. Mora da se uveća, jer se detalji ne vide. Zanimljivo je koliko je sistem komplikovan
.

s4
Ovako će izgledati Saturn za sto miliona godina.

Sa druge strane, merenja gravitacionog polja Saturna tokom 'Cassinijevog' 'Velikog finala' poslužila su za procenu unutrašnje strukture planete na sličan način na koji to trenutno radi sonda 'Junona' na Jupiteru. Za početak, konačno znamo Saturnov rotacioni period. Do sada nije bio preciziran, pošto je osa Saturna skoro savršeno poravnata sa osom magnetosfere a upravo ova poslednja se koristi za izračunavanje dužine dana kod gasovitih džinova (bez čvrste površine je nemoguće odrediti neku referentnu tački kao kod ostalih svetova i zato se radio-emisija magnetnog polja upotrebljava za merenje perioda rotacije). Problem je u tome što se period rotacije meren od strane 'Cassinija' na početku misije (10 sati, 45 min. i 45 sec.) ne podudara sa procenama 'Voyagera' (10 sati, 39 min. i 23 sec.). Naposletku, magnetosfera nije bila nepogrešiva metoda za određivanje brzine rotacije Saturna.[3]

s5
Glavni saturnovi prstenovi.

Ali postoji i jedan drugi metod i on je vezan za prstenove. Oni se ponašaju kao seizmometri, odražavajući vibracije koje se događaju unutar Saturna u obliku talasa vidljivih na pojedinim 'Cassinijevim' slikama. Ovi gravitacioni talasi imaju period proporcionalan rotaciji planete, i iznose 10 sati, 33 min. i 38 sec. (paradoksalno, rezultati 'Voyagera' su bili bliži realnosti nego oni sa 'Cassinija'). 'Cassinijevi' podaci su nam takođe omogućili da utvrdimo unutrašnju strukturu Saturna, mada rudimentarno. Utvrđeno je da se diferencijana rotacijana Saturnu odražava na dubini triput većoj nego na Jupiteru. Naime, u najdubljih 15% planete – do 9000 km dubine – različiti slojevi se okreću brže kako se približavamo ekvatoru kao da su raspoređeni u koncentričnim cilindrima. Na Jupiteru je diferencijalna rotacija plića i većina planete rotira kao da je čvrsto telo…

Sa druge strane, izgleda da Saturn ima jasno diferencirano jezgro između 15 i 18 masa Zemlje. Podsetimo se da podaci sa 'Junone' ukazuju da na Jupiteri ne postoji definisano jezgro već, umesto njega, ima 'difuzno jezgro'. Sada ostaje da se razjasni da li su ove razlike povezane sa masom i unutrašnjim procesima svake planete, ili je karakteristika koja odražava različite mehanizme formiranja tokom nastanka solarnog sistema.

s6
Prstenovi tokom pomračenja Sunca u leto 2013. Snimak je napravljen sa udaljenosti od 1,2 mil. kmZemlja se vidi kao tačkica u 4 sata, između prstenova GE(Veća slika)

Reference:

  • http://science.sciencemag.org/content/sci/early/2019/01/16/science.aat2965.full.pdf
  • https://www.jpl.nasa.gov/news/news.php?feature=7315
  • https://www.jpl.nasa.gov/news/news.php?feature=7316
  • http://iopscience.iop.org/article/10.3847/1538-4357/aaf798/me

 

[1] Mimas ima prečnik 396 km – to je najmanje astronomsko telo za koje se zna a da ima okrugli oblik. Gledano od planete, to je 10. mesec po redu, ali je prvi od tzv. 'velikih'.

[2] Sećam se da sam i ja počeo da pišem o tome, ali je bilo prekomplikovano. Razlog za moje pisanje je bio taj što je glavni čovek u SAD za to pitanje bio dr Matija Ćukiz Centra Karla Sagana i da je on pisao da su za starost prstena zapravo značajni unutrašnji meseci planete, a da je među njima najbitniji Enceladus i rezonance koje on pravi s drugim satelitima…

[3] Rotacija ovog džina je enigma, jer nikozapravo ne zna šta to znači: misli se na rotaciju čega? Da stvar bude gora, izgleda da se ne okreću svi delovi planete istom brzinom (diferencijana rotacija). Ekvatorijalna zona, tzv Sistem I, okreće se u periodu 10:14:00, a izgleda da se i polarne zone okreću istom brzinom; sve druge zone spadaju u Sistem IIi imaju period 10:38:25,4.

Draško Dragović
Author: Draško Dragović
Dipl inž. Drago (Draško) I. Dragović, napisao je više naučno popularnih knjiga, te više stotina članaka za Astronomski magazin i Astronomiju, a učestvovao je i u nekoliko radio i TV emisija i intervjua. Interesuje ga pre svega astronautika i fizika, ali i sve teme savremenih tehnologija XXI veka, čiji detalji i problematika često nisu poznati široj čitalačkoj publici. Izgradio je svoj stil, lak i neformalan, često duhovit i lucidan. Uvek je spreman na saradnju sa svojim čitaocima i otvoren za sve vidove komunikacije i pomoći. Dragovićeve najpoznatije knjige su "KALENDAR KROZ ISTORIJU", "MOLIM TE OBJASNI MI" i nova enciklopedija "NEKA VELIKA OTKRIĆA I PRONALASCI KOJA SU PROMENILA ISTORIJU ČOVEČANSTVA"

Zadnji tekstovi:


Dodaj komentar