Saturnuksen renkaat ovat noin 100 miljoonaa vuotta vanhoja, mutta on epäselvää, miten ne ovat saattaneet muodostua niin äskettäin. Vyöjättiläinen pyörii 26.7 asteen kulmassa suhteessa tasoon, jolla se kiertää aurinkoa.
Koska Saturnuksen kallistus Presessoi kuten pyörivä huippu, lähes samalla nopeudella kuin Neptunuksen kiertorata, tähtitieteilijät ovat pitkään olettaneet, että tämä kallistus johtuu gravitaatiovuorovaikutuksista naapurinsa kanssa Neptunus.
Vaikka nämä kaksi planeettaa saattoivat kerran olla synkronoituja, tähtitieteilijät klo MIT ja muut yliopistot ovat havainneet sen Saturnus on sittemmin välttynyt Neptunuksen vedolta.
Mikä aiheutti tämän planeettojen uudelleensuuntautumisen?
Ryhmä esittää uuden hypoteesin. He ehdottivat, että Saturnus-järjestelmä sisälsi aiemmin ylimääräisen kuun nimeltä Chrysalis. Kera muut kuutChrysalis kiersi Saturnusta useita miljardeja vuosia vetäen ja vetäen planeettaa tavalla, joka piti sen kallistuksen eli "viiston" resonanssissa Neptunuksen kanssa.
Chrysalisin uskotaan kuitenkin muuttuneen epävakaaksi noin 160 miljoonaa vuotta sitten ja joutuneen liian lähelle planeettaansa laidunkohdassa, joka repi satelliitin osiin. Kuun menetys riitti vapauttamaan Saturnuksen Neptunuksen vedosta ja antamaan sille nykyisen kallistuksen. Lisäksi osa Chrysalis-fragmenteista olisi voinut jäädä riippumaan kiertoradalla ja lopulta hajota pieniksi jäisiksi paloiksi muodostaen planeetan tunnusrenkaat.
Tähtitieteilijät ehdottavat, että tämä kadonnut kuu voisi selittää kaksi pitkäaikaista mysteeriä: Saturnuksen nykyinen kallistus ja sen renkaiden ikä, joiden arvioitiin olevan noin 100 miljoonaa vuotta vanhoja - paljon nuorempia kuin itse planeetta.
Jack Wisdom, MIT:n planeettitieteiden professori ja uuden tutkimuksen johtava kirjoittaja, sanoi: "Aivan kuin perhosen rysalis, tämä satelliitti oli pitkään lepotilassa ja aktivoitui yhtäkkiä, ja renkaat ilmestyivät."
2000-luvun alussa tutkijat olettivat, että Saturnuksella oli vino akseli sen gravitaatioresonanssin tai yhteyden Neptunukseen vuoksi. Cassini, NASAn avaruusalus, joka kiertää Saturnusta vuosina 2004–2017, teki kuitenkin löytöjä, jotka antoivat ongelmalle uuden näkökulman. Jättiläinen, Saturnuksen suurin satelliitti, havaittiin siirtyvän Saturnuksesta noin 11 senttimetriä vuodessa, mikä oli odotettua nopeampaa. Tämä nopea vaeltaminen ja sen vetovoima mahdollistivat tutkijat päättelemään, että kuu oli todennäköisesti vastuussa Saturnuksen kallistumisesta ja pitämisestä resonanssissa Neptunuksen kanssa.
Jack Wisdom, MIT:n planeettitieteiden professori ja uuden tutkimuksen johtava kirjoittaja, sanoi: "Edentääksemme ongelmaa meidän oli määritettävä Saturnuksen hitausmomentti."
Tässä uudessa tutkimuksessa tutkijat pyrkivät määrittämään Saturnuksen hitausmomentin käyttämällä joitain viimeisimpiä Cassinin "Grand Finalessa" tekemiä havaintoja, joka oli tehtävän vaihe, jonka aikana avaruusalus lähestyi erittäin läheisesti gravitaatiokentän kartoittamiseksi tarkasti. koko planeetan ympärillä. Gravitaatiokentän avulla voidaan määrittää massan jakautuminen planeetalla.
He mallinsivat Saturnuksen sisäosia ja tunnistivat massajakauman, joka vastasi Cassinin havaitsemaa gravitaatiokenttää. Yllättäen tämä hiljattain tunnistettu hitausmomentti asetti Saturnuksen lähelle Neptunuksen resonanssia, mutta sen ulkopuolelle. Planeetat ovat saattaneet joskus olla tahdissa, mutta eivät enää.
He aloittivat suorittamalla simulaatioita kehittääkseen kiertoradan dynamiikkaa Saturnus ja sen kuut ajassa taaksepäin. He halusivat selvittää, olisiko olemassa olevien satelliittien luonnollinen epävakaus voinut vaikuttaa planeetan kallistukseen. Tämä haku tuli tyhjäksi.
Ymmärtääkseen paremmin, kuinka planeetan pyörimisakseli siirtyy ajan myötä eli precessio, tutkijat tutkivat uudelleen sitä kuvaavat matemaattiset yhtälöt. Yksi termi tässä yhtälössä sisältää panoksen kaikilta satelliiteilta. Ryhmä perusteli, että jos yksi satelliitti poistetaan tästä summasta, se voisi vaikuttaa planeetan precessioon.
Suorittamalla simulaatioita tutkijat määrittelivät Chrysalin ominaisuudet, mukaan lukien sen massan ja kiertoradan säteen, sekä kiertoradan dynamiikan, joka vaadittaisiin Saturnuksen syrjäyttämiseen resonanssista. He päättelevät, että Saturnuksen ja Neptunuksen välinen resonanssi aiheutti planeetan nykyisen kallistuksen, ja satelliitin Chrysalis, joka on suunnilleen Saturnuksen kolmanneksi suurimman kuun Iapetuksen kokoinen, menetys antoi Saturnukselle mahdollisuuden välttää resonanssia.
Tiedemiehet huomauttivat, "Joskus 200-100 miljoonaa vuotta sitten Chrysalis saapui kaoottiselle kiertoradalle, koki useita läheisiä kohtaamisia Iapetuksen ja Titaanin kanssa ja tuli lopulta liian lähelle Saturnusta laiduntaessa, joka repi satelliitin palasiksi jättäen pienen osan kiertää planeetta roskien täynnä olevana renkaana."
"Crysalin häviäminen selittää Saturnuksen precession ja sen nykyisen kallistuksen sekä sen renkaiden myöhäisen muodostumisen."
Viisaus sanoi, ”Se on melko hyvä tarina, mutta kuten mikä tahansa tulos, se on muiden tutkittava. Mutta näyttää siltä, että tämä kadonnut satelliitti oli vain chrysalis, joka odotti epävakautta."
Lehden viite:
- Jack Wisdom et ai. Satelliitin katoaminen voi selittää Saturnuksen vinon ja nuoret renkaat. SCIENCE. DOI: 10.1126/science.abn1234
