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
08/2018
10/2017 - specjalny
Kalendarium
Sierpień
16
W 1728 r. Vitus Bering odkrył Wyspy Diomedesa w Cieśninie Beringa.
Warto przeczytać
Od czasów bomby atomowej nie było technologii, która zaalarmowałaby wynalazców do tego stopnia, że zdecydowali się ostrzec świat przed jej wykorzystaniem. Nie było aż do wiosny 2015 roku, kiedy biolożka Jennifer Doudna wezwała do ogłoszenia światowego moratorium na stosowanie CRISPR, nowego narzędzia do edycji genów - rewolucyjnej technologii, którą sama pomagała stworzyć, umożliwiającej wprowadzanie dziedzicznych zmian w ludzkich zarodkach.

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.