Cincin Saturnus berusia sekitar 100 juta tahun, tetapi tidak jelas bagaimana mereka bisa terbentuk baru-baru ini. Raksasa berikat itu berputar pada sudut 26.7 derajat relatif terhadap bidang di mana ia mengorbit matahari.
Sejak kemiringan Saturnus presesi, seperti gasing yang berputar, pada kecepatan yang hampir sama dengan orbit Neptunus, para astronom telah lama berhipotesis bahwa kemiringan ini dihasilkan dari interaksi gravitasi dengan tetangganya. Neptunus.
Sementara kedua planet mungkin pernah sinkron, para astronom di MIT dan universitas lain telah menemukan bahwa Saturnus sejak itu lolos dari tarikan Neptunus.
Apa yang menyebabkan penataan kembali planet-planet ini?
Tim datang dengan hipotesis baru. Mereka mengusulkan bahwa sistem Saturnus sebelumnya berisi bulan tambahan bernama Chrysalis. Bersama bulan lainnya, Chrysalis mengorbit Saturnus selama beberapa miliar tahun, menarik dan menarik planet ini dengan cara yang menjaga kemiringannya, atau “kemiringan”, selaras dengan Neptunus.
Kepompong, bagaimanapun, diperkirakan menjadi tidak stabil sekitar 160 juta tahun yang lalu dan datang terlalu dekat dengan planetnya dalam pertemuan penggembalaan, yang merobek satelit itu. Hilangnya bulan sudah cukup untuk membebaskan Saturnus dari tarikan Neptunus dan membuatnya miring seperti saat ini. Lebih jauh lagi, sebagian kecil dari pecahan kepompong bisa tetap tersuspensi di orbit, akhirnya pecah menjadi bongkahan es kecil untuk membentuk cincin tanda tangan planet.
Para astronom menyarankan bahwa bulan yang hilang ini dapat menjelaskan dua misteri lama: kemiringan Saturnus saat ini dan usia cincinnya, yang diperkirakan berusia sekitar 100 juta tahun - jauh lebih muda dari planet itu sendiri.
Jack Wisdom, profesor ilmu planet di MIT dan penulis utama studi baru ini, mengatakan, “Sama seperti kepompong kupu-kupu, satelit ini lama tidak aktif dan tiba-tiba menjadi aktif, dan cincin-cincin itu muncul.”
Selama awal 2000-an, para ilmuwan berhipotesis bahwa Saturnus memiliki sumbu miring karena resonansi gravitasi atau hubungannya dengan Neptunus. Namun, Cassini, pesawat ruang angkasa NASA yang mengorbit Saturnus dari tahun 2004 hingga 2017, membuat penemuan yang memberikan sudut pandang baru pada masalah tersebut. Titan, satelit terbesar Saturnus, ditemukan bermigrasi dari Saturnus dengan kecepatan sekitar 11 sentimeter per tahun, yang lebih cepat dari yang diperkirakan. Migrasi cepat dan tarikan gravitasinya memungkinkan para ilmuwan untuk menyimpulkan bahwa bulan kemungkinan bertanggung jawab untuk memiringkan dan menjaga Saturnus dalam resonansi dengan Neptunus.
Jack Wisdom, profesor ilmu planet di MIT dan penulis utama studi baru ini, mengatakan, “Untuk membuat kemajuan dalam masalah ini, kami harus menentukan momen inersia Saturnus.”
Dalam studi baru ini, para ilmuwan melihat untuk menentukan momen inersia Saturnus menggunakan beberapa pengamatan terakhir yang diambil oleh Cassini dalam "Grand Finale", sebuah fase misi di mana pesawat ruang angkasa melakukan pendekatan yang sangat dekat untuk secara tepat memetakan medan gravitasi. mengelilingi seluruh planet. Medan gravitasi dapat digunakan untuk menentukan distribusi massa di planet ini.
Mereka memodelkan interior Saturnus dan mengidentifikasi distribusi massa yang cocok dengan medan gravitasi yang diamati Cassini. Anehnya, momen inersia yang baru diidentifikasi ini menempatkan Saturnus di dekat tetapi di luar resonansi dengan Neptunus. Planet-planet mungkin pernah sinkron tetapi tidak lagi.
Mereka mulai dengan melakukan simulasi untuk mengembangkan dinamika orbital Saturnus dan bulan-bulannya mundur dalam waktu. Mereka ingin menentukan apakah ketidakstabilan alami di antara satelit yang ada dapat mempengaruhi kemiringan planet. Pencarian ini kosong.
Untuk lebih memahami bagaimana sumbu rotasi planet bergeser dari waktu ke waktu, yang dikenal sebagai presesi, para ilmuwan memeriksa kembali persamaan matematis yang menggambarkannya. Satu istilah dalam persamaan ini memiliki kontribusi dari semua satelit. Tim beralasan bahwa jika satu satelit dihapus dari jumlah ini, itu bisa mempengaruhi presesi planet.
Dengan menjalankan simulasi, para ilmuwan menentukan sifat-sifat kepompong, termasuk massa dan jari-jari orbitnya, dan dinamika orbital yang diperlukan untuk menjatuhkan Saturnus dari resonansi. Mereka menyimpulkan bahwa resonansi antara Saturnus dan Neptunus menyebabkan kemiringan planet saat ini, dan hilangnya satelit Chrysalis, kira-kira seukuran bulan terbesar ketiga Saturnus Iapetus, memungkinkan Saturnus untuk menghindari resonansi.
Para ilmuwan mencatat, “Suatu waktu antara 200 dan 100 juta tahun yang lalu, Chrysalis memasuki zona orbit kacau, mengalami beberapa pertemuan dekat dengan Iapetus dan Titan, dan akhirnya datang terlalu dekat dengan Saturnus, dalam pertemuan penggembalaan yang merobek satelit berkeping-keping, meninggalkan sebagian kecil untuk mengelilingi planet ini sebagai cincin yang dipenuhi puing-puing.”
“Hilangnya Kepompong menjelaskan presesi Saturnus, dan kemiringannya saat ini, serta pembentukan cincinnya yang terlambat.”
Kebijaksanaan tersebut, “Ceritanya cukup bagus, tetapi seperti hasil lainnya, itu harus diperiksa oleh orang lain. Tetapi tampaknya satelit yang hilang ini hanyalah kepompong, menunggu ketidakstabilannya.”
Referensi Jurnal:
- Jack Kebijaksanaan dkk. Hilangnya satelit bisa menjelaskan kemiringan Saturnus dan cincin muda. ILMU. DOI: 10.1126/science.abn1234
