Astronomen haben eine Reihe von Kommentaren zu einer kürzlich durchgeführten Analyse der Cassini-Sonde abgegeben, die auf das relativ geringe Alter der Saturnringe hinweist.
Die Autoren eines in Nature Astronomy veröffentlichten Artikels glauben, dass es zu früh ist, eine endgültige Schlussfolgerung über den Zeitpunkt der Ringbildung zu ziehen, da der Einfluss einiger Prozesse, deren Auswirkung entscheidend sein kann, noch nicht genau geschätzt wurde.
Saturn hat ein komplexes System von Ringen und kleinen Satelliten in Entfernungen von bis zu mehreren hunderttausend Kilometern.
Ringe bestehen hauptsächlich aus Wassereis mit kleinen Verunreinigungen.
Die Partikelgröße der Ringe reicht von Millimeter bis Meter, während die Dicke der Ringe auf einige zehn Meter bis Kilometer geschätzt wird, was sie im Vergleich zum Radius auf jeden Fall sehr dünn macht.
Die genauesten Daten über die Struktur und die physikalischen Eigenschaften der Ringe wurden von der Cassini-Sonde erhalten, die ihre Mission 2017 durch Eintauchen in die Dicke des Planeten abschloss.
Insbesondere wurde die genaueste Schätzung der Masse der Ringe bei 1,54 ± 0,49 × 1019 Kilogramm vorgenommen, dh ungefähr 40 Prozent der Masse des Mimas-Satelliten oder ungefähr der Hälfte des antarktischen Eises der Erde.
Cassini zufolge hat sich herausgestellt, dass das Alter der Saturnringe mehrere zehn Millionen Jahre beträgt, das heißt, sie sind ungefähr so alt wie der Tod von Dinosauriern.
Das macht sie viel jünger als Saturn selbst, der sich im frühen Sonnensystem für etwa 4,5 Milliarden Jahre gebildet hat.
Dieses Alter wurde durch die Verdunkelungsrate geschätzt: Unter der Annahme, dass die Ringe ursprünglich aus reinem Eis bestanden und der Meteoritenfluss bekannt war, können wir die geschätzte Akkumulationszeit des beobachteten Verunreinigungsgehalts ableiten - von 0,1 bis 0,5 Gewichtsprozent im massereichsten Ring B bis 6 -11 Prozent im Innenring C.
Eine Studie von Wissenschaftlern aus Frankreich und den USA unter der Leitung von Aurélien Crida vom Cote d'Azur Observatory stellt fest, dass das Problem viel komplizierter ist.
Die Autoren schreiben, dass bei der Erörterung des Alters der Ringe häufig dreimal gemischt wird: das Alter der Bildung der Ringe, das Alter der charakteristischen Merkmale wie Risse und Wellen und die Zeit, in der sie äußeren Faktoren ausgesetzt sind, die zu einer Verdunkelung und einer Änderung der Zusammensetzung führen.
Wissenschaftler bemerken, wie wichtig es ist, zu verstehen, dass es keinen direkten Weg gibt, die erste Zahl zu schätzen, sondern dass sie nur aus indirekten Beobachtungen abgeleitet wird.
Oft findet man Vorwürfe, dass die Ringe jung sein sollten, weil sie keine alten Strukturen haben und nicht sehr „verschmutzt“ sind, aber ein solches Urteil kann zu einem Fehler führen.
Gleichzeitig sprechen Modelle der dynamischen Entwicklung von Ringen von ihrem hohen Alter. Insbesondere die gemessenen Massen stimmen sehr gut mit den Vorhersagen der numerischen Simulation für Ringe mit einem Alter von etwa 4 Milliarden Jahren überein.
"Wir können das Alter von Saturnringen nicht direkt wie Ringe an einem Baumstumpf messen, daher müssen wir das Alter aus anderen Eigenschaften wie Masse und chemischer Zusammensetzung ableiten", erklärt Creed.
- "In neueren Studien wurde angenommen, dass der Staubfluss konstant ist, die Masse der Ringe konstant ist und der gesamte angesammelte Staub in den Ringen gespeichert wird.
In allen drei Aspekten besteht jedoch erhebliche Unsicherheit, und wenn wir uns das Problem zusammen mit anderen Daten aus der Cassini-Mission ansehen, sind wir der Ansicht, dass die Beweise für viel ältere Ringe sprechen“.
Es stellt sich heraus, dass die Ringe auf einer Seite alt sein sollten, aber dann ist nicht klar, warum sie so wenig Staub haben. Auf der anderen Seite mögen sie jung sein, aber dann ist nicht klar, was ihre jüngste Bildung verursacht hat und warum sie eine Masse haben, die einem sich lange entwickelnden System entspricht.
Die Autoren schlagen drei Optionen vor: Die Ringe sind alt, aber der Staubfluss hat in letzter Zeit stark zugenommen, die Ringe sind alt und es gibt immer noch einen unbekannten Mechanismus, um sie zu reinigen.
Die Ringe sind jung und kürzlich ist ein kleiner Eissatellit des Saturn (zum Beispiel Mimas) mit einem anderen Satelliten oder Kometen zusammengestoßen. Keines dieser Szenarien kann jedoch als bevorzugt bezeichnet werden, da in allen Fällen Argumente dagegen sprechen.