Вопрос: Имеют ли астрономы какие-либо оценки, когда исчезнут кольца Сатурна?
Ответ: Все четыре гигантские планеты Солнечной системы имеют системы колец. Кольца Юпитера, Урана и Нептуна представляют собой тёмные, разреженные пояса или кольца. Только массивные основные кольца Сатурна плотные и яркие, состоящие почти из чистых частиц водяного льда, размером от пыли и гальки до валунов. Вы можете представить кольца Сатурна как огромное облако снежинок и снежных глыб, размером со снеговика, вращающихся вокруг планеты.
Большинство учёных, изучающих планету, когда-то считали, что кольца Сатурна так же стары, как и сам Сатурн: 4.5 миллиарда лет. Но космический аппарат «Кассини», который находился на орбите Сатурна с 2004 по 2017 год, собрал доказательства того, что кольца относительно молодые. Если бы первые динозавры, существовавшие на Земле, были бы достаточно умны, чтобы строить телескопы, они, возможно, вовсе не увидели бы колец вокруг Сатурна. Результаты работы «Кассини» также указывают на то, что время жизни колец не так велико — сотни миллионов лет.
Астрономы пришли к этим оценкам на основе нескольких измерений.
«Кассини» завершил свою миссию в 2017 году, пролетев между Сатурном и его внутренним кольцом, кольцом D. Это позволило «Кассини» определить массу колец, сравнивая гравитационное притяжение, действующее на космический аппарат на близких к планете орбитам, с притяжением, когда он находился за пределами колец. Масса системы колец сопоставима, но меньше, чем масса самого внутреннего ледяного спутника Сатурна — Мимус.
В то же время «Кассини» наблюдал, как материал из которого состоят кольца, втягивается притяжением в планету со скоростью десятки тонн в секунду. Объединяя эти данные о потере массы с текущей массой колец, можно предположить, что оставшееся время существования колец (или возраст потери массы) составляет всего лишь несколько сотен миллионов лет.
«Кассини» также определил так называемый возраст загрязнения колец. За время своей 13-летней орбиты вокруг Сатурна встроенный датчик пыли на борту «Кассини» измерял скорость ударов межпланетных микрометеороидов. Эти частицы пыли притягиваются гравитацией Сатурна и сталкиваются с частицами колец. Межпланетная пыль в основном состоит из тёмного, не ледяного материала. Со временем кольца должны загрязняться. Скорость, с которой они темнеют, зависит от скорости поступления пыли и массы колец. Исходя из измерений «Кассини», исследователи пришли к выводу, что это поступление может затемнить кольца до текущего наблюдаемого уровня максимум за несколько сотен миллионов лет. Этот независимо определённый возраст загрязнения согласуется с возрастом потери массы.
Масса метеороидов, которая пополняет кольца, также уменьшает орбитальный угловой момент частиц колец и вызывает их дрейф внутрь. Такие удары пыли могут дополнительно вызывать отрицательный крутящий момент. Более того, микрометеороиды падают со скоростью до десятков миль в секунду. Это похоже на то, как если бы подорвать фейерверк в снежном коме. Обломки разбрасываются по кольцам и некоторые из них даже могут падать прямо на Сатурн.
Вывод таков: кольца Сатурна не старше нескольких сотен миллионов лет и не смогут существовать в качестве ярких, плотных колец более чем ещё несколько сотен миллионов лет. Что с ними станет в дальнейшем? Они могут сохраняться миллиард лет, приобретая вид более редких, тёмных колец, подобно системам колец других гигантских планет.
Космический аппарат NASA "Кассини" сделал это детализированное изображение Сатурна и его колец в августе 2009 года. "Кассини" помог учёным определить, что кольца относительно молодые и также недолговечные, особенно на основании измерений, проведённых во время его финальных работ, когда аппарат проходил между планетой и кольцами.