A Szaturnusz gyűrűi körülbelül 100 millió évesek, de nem világos, hogyan alakulhattak ki ilyen közelmúltban. Az öves óriás 26.7 fokos szögben forog ahhoz a síkhoz képest, amelyben a Nap körül kering.
Óta A Szaturnusz dőlése A csillagászok régóta feltételezik, hogy ez a dőlés a szomszédjával való gravitációs kölcsönhatásokból ered, mint egy forgócsúcs. Neptun.
Míg a két bolygó valaha szinkronban lehetett, a csillagászok a MIT és más egyetemek is felfedezték Szaturnusz azóta elkerülte a Neptunusz vonzerejét.
Mi okozta a bolygók átrendeződését?
A csapat új hipotézissel áll elő. Azt javasolták, hogy a Szaturnusz-rendszer korábban tartalmazzon egy Chrysalis nevű holdat. Együtt más holdak, a Chrysalis több milliárd éven át keringett a Szaturnusz körül, húzva és rángatva a bolygót oly módon, hogy annak dőlésszöge vagy „ferdesége” rezonanciában legyen a Neptunusszal.
A Chrysalis azonban úgy gondolják, hogy instabillá vált mintegy 160 millió évvel ezelőtt, és túl közel került bolygójához egy legelésző találkozás során, ami szétszakította a műholdat. A hold elvesztése elegendő volt ahhoz, hogy megszabadítsa a Szaturnuszt a Neptunusz vonzásától, és megadja a mai dőlésszöget. Ezenkívül a Chrysalis töredékeinek egy része a pályán felfüggesztve maradhatott, végül kis jeges darabokra törve a bolygó jellegzetes gyűrűit alkotva.
A csillagászok szerint ez az eltűnt hold két régóta fennálló rejtélyt magyarázhat: a Szaturnusz mai dőlésszögét és gyűrűinek korát, amelyek becslések szerint körülbelül 100 millió évesek voltak – sokkal fiatalabbak, mint maga a bolygó.
Jack Wisdom, az MIT bolygótudományi professzora és az új tanulmány vezető szerzője elmondta: „A pillangók krizálisához hasonlóan ez a műhold is sokáig szunnyadt, és hirtelen aktiválódott, és a gyűrűk előbukkantak.”
A 2000-es évek elején a tudósok azt feltételezték, hogy a Szaturnusz tengelye megdöntött a gravitációs rezonanciája vagy a Neptunusszal való kapcsolata miatt. Azonban a Cassini, a NASA űrszonda, amely 2004 és 2017 között keringett a Szaturnusz körül, olyan felfedezéseket tett, amelyek új szöget adtak a problémának. TitánFelfedezték, hogy a Szaturnusz legnagyobb műholdja nagyjából évi 11 centiméteres sebességgel vándorol a Szaturnuszról, ami gyorsabb a vártnál. Ez a gyors vándorlás és gravitációs vonzása lehetővé tette a tudósoknak, hogy arra a következtetésre jutottak, hogy a Hold valószínűleg felelős a Szaturnusz megbillentéséért és a Neptunusszal való rezonanciában tartásáért.
Jack Wisdom, az MIT bolygótudományi professzora és az új tanulmány vezető szerzője elmondta: "A probléma megoldásához meg kellett határoznunk a Szaturnusz tehetetlenségi nyomatékát."
Ebben az új tanulmányban a tudósok megpróbálták meghatározni a Szaturnusz tehetetlenségi nyomatékát a Cassini által a „Grand Finale”-ben, a küldetés azon szakaszában végzett legutóbbi megfigyelések segítségével, amelyek során az űrszonda rendkívül közel közelítette meg a gravitációs mező pontos feltérképezését. az egész bolygó körül. A gravitációs tér segítségével meghatározható a tömeg eloszlása a bolygón.
Modellezték a Szaturnusz belsejét, és olyan tömegeloszlást azonosítottak, amely megfelel a Cassini által megfigyelt gravitációs térnek. Meglepő módon ez az újonnan azonosított tehetetlenségi mozzanat a Szaturnuszt a Neptunusszal való rezonancia közelében, de azon kívül helyezte. A bolygók valaha szinkronban állhattak, de már nem.
Azzal kezdték, hogy szimulációkat hajtottak végre a pálya dinamikájának fejlesztésére A Szaturnusz és holdjai visszafelé az időben. Azt akarták megállapítani, hogy a létező műholdak közötti természetes instabilitás befolyásolhatta-e a bolygó dőlését. Ez a keresés üresen jött.
Annak érdekében, hogy jobban megértsék, hogyan változik a bolygó forgástengelye az idő múlásával, amit precessziónak neveznek, a tudósok újra megvizsgálták az azt leíró matematikai egyenleteket. Ebben az egyenletben egy taghoz az összes műhold járul hozzá. A csapat azzal érvelt, hogy ha egy műholdat eltávolítanak ebből az összegből, az befolyásolhatja a bolygó precesszióját.
Szimulációk futtatásával a tudósok meghatározták a Chrysalis tulajdonságait, beleértve a tömegét és a pálya sugarát, valamint azt a pályadinamikait, amely szükséges ahhoz, hogy a Szaturnusz kizökkentse a rezonanciából. Arra a következtetésre jutottak, hogy a Szaturnusz és a Neptunusz közötti rezonancia okozta a bolygó jelenlegi dőlését, és a Chrysalis műhold elvesztése, amely nagyjából akkora, mint a Szaturnusz harmadik legnagyobb holdja, az Iapetus, lehetővé tette a Szaturnusz számára, hogy elkerülje a rezonanciát.
A tudósok megjegyezték, „Valamikor 200 és 100 millió évvel ezelőtt a Chrysalis egy kaotikus keringési zónába lépett, több közeli találkozást átélt Iapetusszal és a Titánnal, és végül túl közel került a Szaturnuszhoz egy legelésző találkozás során, amely darabokra tépte a műholdat, és egy kis töredéket hagyott hátra. törmelékkel szétszórt gyűrűként körbejárja a bolygót.”
"A Chrysalis elvesztése magyarázza a Szaturnusz precesszióját és mai dőlését, valamint gyűrűinek késői kialakulását."
Bölcsesség mondott, „Ez egy nagyon jó történet, de mint minden más eredményt, ezt is meg kell vizsgálniuk másoknak. De úgy tűnik, hogy ez az elveszett műhold csak egy chrysalis volt, amely arra vár, hogy instabillá váljon.”
Journal Reference:
- Jack Wisdom et al. Egy műhold elvesztése magyarázatot adhat a Szaturnusz ferdére és fiatal gyűrűire. TUDOMÁNY. DOI: 10.1126/science.abn1234
