wszechświat
Autor: Weronika Śliwa | dodano: 2012-08-09
Kiedy powstały pierścienie Saturna?

(Fot. NASA/JPL/University of Colorado)

Kiedy powstały pierścienie Saturna i dlaczego tak błyszczą?

Odpowiada dr Weronika Śliwa z Planetarium Centrum Nauki Kopernik.

Problem pochodzenia pierścieni Saturna istnieje od momentu ich odkrycia. Nastąpiło ono podczas jednego z pierwszych przeglądów nieba uzbrojonym okiem – w 1610 roku niezwykłą strukturę zobaczył Galileusz. Nie wiedział jednak, czym ona jest – szkic Saturna w jego wykonaniu przedstawiał kulę z dwiema mniejszymi u boku. Już wtedy ta konstrukcja zdumiewała – gdyby kulami były księżyce, musiałyby chyba przemieszczać się względem planety? Później obserwowane regularnie „kule” wydawały się okresowo znikać i znów pojawiać – czyżby Saturn podobnie jak jego mityczny imiennik pożerał własne dzieci? To, że otaczający tę planetę obiekt ma w rzeczywistości kształt płaskiego dysku, odkrył dopiero w 1655 roku Christiaan Huygens. Dziś wiemy już, że ta niezwykła struktura o średnicy kilkuset tysięcy kilometrów składa się z tysięcy odłamków z lodu wodnego z niewielkimi domieszkami pyłu, krążących w większości we wspólnej płaszczyźnie wokół planety giganta. Rozmiary poszczególnych brył wahają się od ułamków milimetrów do kilku metrów. Niezwykły kształt pierścieni wynika z proporcji ich średnicy i grubości: w niektórych obszarach wynosi ona zaledwie kilkadziesiąt metrów. Oznacza to, że ich model wykonany z tektury o grubości 1 mm mierzyłby kilkanaście kilometrów. Struktura pierścieni jest dosyć skomplikowana – wiele w niej miejsc o obniżonej gęstości. Największym jest przerwa Cassiniego o szerokości 4800 km. Łączna masa pierścieni jest stosunkowo duża: umożliwiłaby stworzenie średniej wielkości księżyca o średnicy kilkuset kilometrów.

W układzie pierścieni panuje nieustanny ruch. Badamy go m.in. dzięki „prześwietleniu” ich światłem słonecznym, które obserwuje krążąca w układzie Saturna sonda Cassini. Wysyła ona również przez płaszczyznę pierścieni fale radiowe, docierające później do Ziemi. To dzięki Cassiniemu wiemy, że odłamki zderzają się i sklejają ze sobą, tworząc nietrwałe większe struktury, o średnicy sięgającej kilku kilometrów, a także kruszą się i rozpadają. Ich powierzchnia jest więc niemal pozbawiona kosmicznego pyłu – to właśnie dlatego lodowe pierścienie są tak jasne i błyszczą, odbijając światło Słońca. Jak jednak powstały? Odpowiedź na to pytanie zmienia się w miarę poznawania przez nas dynamiki tego skomplikowanego układu. Pierścienie Saturna, choć wyjątkowo duże i wyraźne, nie są wcale wyjątkiem – podobne, choć zwiewniejsze struktury otaczają też Jowisza, Urana i Neptuna. Oznacza to, że do ich powstania muszą prowadzić stosunkowo powszechne w kosmosie procesy. Przez długi czas uważano, że struktura pierścieni jest nietrwała, powinny więc one być stosunkowo młode i liczyć nie więcej niż kilkaset milionów lat. Zgodnie z tą teorią powstały one z odłamków, oddzielonych podczas rozerwania przez potężne siły przypływowe podchodzącego do Saturna księżyca lub też rozrzuconych wskutek zderzenia jednego z księżyców planety z kometą nadciągającą z rubieży Układu Słonecznego. Dziś wiemy już, że pierścienie są stosukowo stabilne. W ryzach utrzymuje je oddziaływanie z krążącymi w ich pobliżu i w nich samych małymi księżycami. Dwa spośród tych satelitów, Prometeusza i Pandorę, nazywa się nawet księżycami pasterskimi albo pasterzami, bo podobnie jak psy pasterskie wydają się pilnować i zapędzać z powrotem na właściwe miejsce niesforne głazy z pierścieni.

Ostatnio na łamach Nature pojawił się artykuł opisujący kolejną prawdopodobną teorię, tłumaczącą zarówno powstanie, jak i skład pierścieni. Zgodnie z nią, gdy wokół powstającego Saturna tworzyły się  księżyce, te z nich, które narodziły się blisko giganta, doświadczały rozgrzewających ich wnętrze sił przypływowych. Dzięki temu budująca je materia szybko się rozdzielała: cięższe skały osiadały w ich jądrze, lżejszy lód pozostawał na powierzchni. Część z nowo powstałych księżyców wskutek kolejnych zderzeń z pozostałościami dysku opadła ku Saturnowi. W trakcie tej morderczej spirali ich lodowe otoczki zostały zdarte i utworzyły lodowe pierścienie i małe lodowe księżyce pasterskie. Zgodnie z tą teorią pierścienie są niemal równie stare, jak Układ Słoneczny, i – jak widać – bardzo trwałe. Możemy więc mieć nadzieję, że ich widokiem będą się mogli cieszyć nawet nasi dalecy potomkowie.

Więcej w miesięczniku „Świat Nauki" nr 03/2011 »
Drukuj »
Ten artykuł nie został jeszcze skomentowany.
Aktualne numery
11/2017
10/2017 - specjalny
Kalendarium
Listopad
22
W 1904 r. urodził się Louis Néel, francuski fizyk, laureat Nagrody Nobla.
Warto przeczytać
Historia Polski pełna jest mitów, półprawd, przemilczeń i niedomówień. Różne jej wątki bywały w ciągu wieków retuszowane, poprawiane i wygładzane, by w końcu przybrać postać miłej dla ucha opowieści – stawały się narodowymi mitami.

Logowanie

Nazwa użytkownika

Hasło

Autor: Weronika Śliwa | dodano: 2012-08-09
Kiedy powstały pierścienie Saturna?

(Fot. NASA/JPL/University of Colorado)

Kiedy powstały pierścienie Saturna i dlaczego tak błyszczą?

Odpowiada dr Weronika Śliwa z Planetarium Centrum Nauki Kopernik.

Problem pochodzenia pierścieni Saturna istnieje od momentu ich odkrycia. Nastąpiło ono podczas jednego z pierwszych przeglądów nieba uzbrojonym okiem – w 1610 roku niezwykłą strukturę zobaczył Galileusz. Nie wiedział jednak, czym ona jest – szkic Saturna w jego wykonaniu przedstawiał kulę z dwiema mniejszymi u boku. Już wtedy ta konstrukcja zdumiewała – gdyby kulami były księżyce, musiałyby chyba przemieszczać się względem planety? Później obserwowane regularnie „kule” wydawały się okresowo znikać i znów pojawiać – czyżby Saturn podobnie jak jego mityczny imiennik pożerał własne dzieci? To, że otaczający tę planetę obiekt ma w rzeczywistości kształt płaskiego dysku, odkrył dopiero w 1655 roku Christiaan Huygens. Dziś wiemy już, że ta niezwykła struktura o średnicy kilkuset tysięcy kilometrów składa się z tysięcy odłamków z lodu wodnego z niewielkimi domieszkami pyłu, krążących w większości we wspólnej płaszczyźnie wokół planety giganta. Rozmiary poszczególnych brył wahają się od ułamków milimetrów do kilku metrów. Niezwykły kształt pierścieni wynika z proporcji ich średnicy i grubości: w niektórych obszarach wynosi ona zaledwie kilkadziesiąt metrów. Oznacza to, że ich model wykonany z tektury o grubości 1 mm mierzyłby kilkanaście kilometrów. Struktura pierścieni jest dosyć skomplikowana – wiele w niej miejsc o obniżonej gęstości. Największym jest przerwa Cassiniego o szerokości 4800 km. Łączna masa pierścieni jest stosunkowo duża: umożliwiłaby stworzenie średniej wielkości księżyca o średnicy kilkuset kilometrów.

W układzie pierścieni panuje nieustanny ruch. Badamy go m.in. dzięki „prześwietleniu” ich światłem słonecznym, które obserwuje krążąca w układzie Saturna sonda Cassini. Wysyła ona również przez płaszczyznę pierścieni fale radiowe, docierające później do Ziemi. To dzięki Cassiniemu wiemy, że odłamki zderzają się i sklejają ze sobą, tworząc nietrwałe większe struktury, o średnicy sięgającej kilku kilometrów, a także kruszą się i rozpadają. Ich powierzchnia jest więc niemal pozbawiona kosmicznego pyłu – to właśnie dlatego lodowe pierścienie są tak jasne i błyszczą, odbijając światło Słońca. Jak jednak powstały? Odpowiedź na to pytanie zmienia się w miarę poznawania przez nas dynamiki tego skomplikowanego układu. Pierścienie Saturna, choć wyjątkowo duże i wyraźne, nie są wcale wyjątkiem – podobne, choć zwiewniejsze struktury otaczają też Jowisza, Urana i Neptuna. Oznacza to, że do ich powstania muszą prowadzić stosunkowo powszechne w kosmosie procesy. Przez długi czas uważano, że struktura pierścieni jest nietrwała, powinny więc one być stosunkowo młode i liczyć nie więcej niż kilkaset milionów lat. Zgodnie z tą teorią powstały one z odłamków, oddzielonych podczas rozerwania przez potężne siły przypływowe podchodzącego do Saturna księżyca lub też rozrzuconych wskutek zderzenia jednego z księżyców planety z kometą nadciągającą z rubieży Układu Słonecznego. Dziś wiemy już, że pierścienie są stosukowo stabilne. W ryzach utrzymuje je oddziaływanie z krążącymi w ich pobliżu i w nich samych małymi księżycami. Dwa spośród tych satelitów, Prometeusza i Pandorę, nazywa się nawet księżycami pasterskimi albo pasterzami, bo podobnie jak psy pasterskie wydają się pilnować i zapędzać z powrotem na właściwe miejsce niesforne głazy z pierścieni.

Ostatnio na łamach Nature pojawił się artykuł opisujący kolejną prawdopodobną teorię, tłumaczącą zarówno powstanie, jak i skład pierścieni. Zgodnie z nią, gdy wokół powstającego Saturna tworzyły się  księżyce, te z nich, które narodziły się blisko giganta, doświadczały rozgrzewających ich wnętrze sił przypływowych. Dzięki temu budująca je materia szybko się rozdzielała: cięższe skały osiadały w ich jądrze, lżejszy lód pozostawał na powierzchni. Część z nowo powstałych księżyców wskutek kolejnych zderzeń z pozostałościami dysku opadła ku Saturnowi. W trakcie tej morderczej spirali ich lodowe otoczki zostały zdarte i utworzyły lodowe pierścienie i małe lodowe księżyce pasterskie. Zgodnie z tą teorią pierścienie są niemal równie stare, jak Układ Słoneczny, i – jak widać – bardzo trwałe. Możemy więc mieć nadzieję, że ich widokiem będą się mogli cieszyć nawet nasi dalecy potomkowie.