קאסיני, החללית הקטנה שיכולה, יוצאת באש. במשך ארבעת החודשים הבאים, הבדיקה המתוחכמת ביותר שנעשתה אי פעם תרקוד באופן רעוע בין סטורן לטבעותיה הקפואות, ותצלם תמונות מרהיבות של האזור שלא נחקר מעולם. בסיום הגדול הזה למסעו העשרים שנה, קאסיני יסב תשומת לב חדשה למקורותיהן של מה שכבר היה מערך הטבעות הנוצץ והמיסטה ביותר במערכת השמש.
תוכן קשור
- קאסיני שולח תמונות ראשונות מצלילות שבתאי שלו
- ביי ביי קאסיני, החללית העקשנית שחשפה את סודות שבתאי
- בדוק תמונות חדשות של סטורן מהמסלול האחרון של קאסיני
עבור אסטרונומים, התעלומה המתמשכת ביותר לטבעות אלה היא גילם. אף על פי שמזמן נחשב עתיק יומין, בשנים האחרונות ניתנה הדיון ביניהם, עם עדויות המצביעות על היווצרות צעירה יותר. כעת מחקר חדש תומך ברעיון כי הטבעות של סטורן הן מיליארדי שנים - ולא מיליוני שנים.
בשלב כלשהו בהיסטוריה של שבתאי, דיסק של אבק וגז סביב הירח התאסף לטבעות המדהימות שאנו רואים כיום. יתכן שחלק מהירחים המתרוצצים אל הטבעות האלו ומחוצה לה נוצרו מאותו חומר, כלומר תיארוך של ירחים אלו יכול לעזור לנו לאפס בעידן הטבעות של שבתאי. אך על פי המחקר החדש, שלושה מאותם ירחים פנימיים הם מבוגרים יותר מכפי שהשערו מדענים - ורמזו גם על מקור עתיק לטבעות.
"זו פאזל מגניב מאוד, כי הכל קשור, " אמר אדגרד ריברה-ולנטין במצפה הכוכבים Arecibo בפורטו ריקו. במקום להתמודד עם הגילאים של כל הירחים והטבעות, ריברה-ולנטין עובדת לאט דרך את האתגר, צעד אחר צעד. "אני מנסה לגזור חתיכה אחת" של הפאזל, הוא אומר.
בשנת 2016, ריברה-ולנטין החלה להשתמש במודלים ממוחשבים חדשים לבחינת ההיסטוריה התנגרית של ירחי שבתאי איפטוס וריאה, ומצאה כי הם התגבשו בשלב מוקדם בחייה של 4.6 מיליארד שנה של מערכת השמש. ממצאיו, שהציג בכנס מדעי הירח והפלנטרית בטקסס במארס, תומכים ברעיון כי הטבעות של סטורן ישנות מכפי שחשבנו.
בנוסף להיותם מסקרנים בזכות עצמם, הטבעות והירחים של שבתאי עשויים להציע רמזים לאותם צדים כוכבי לכת טבעתיים מחוץ למערכת השמש שלנו. עד כה זוהתה רק Exoplanet טבעתית אחת - שנראית מוזרה, בהתחשב בכך שארבע ענקיות הגז במערכת שלנו מתהדרות בטבעות. אם הירחים והטבעות של שבתאי הם צעירים, זה יכול לספק הסבר.
"אם הטבעות של סטורן הן צעירות, אז משקיף (היפותטי) המתבונן במערכת השמש שלנו לא היה רואה אותן אם היה מסתכל, נניח, לפני מיליארד שנה", אמר פרנסיס נימו, מדען פלנטרי שחוקר את מקורות העולמות הקפואים בשכונה. אוניברסיטת קליפורניה בסנטה קרוז.
אולי בעולמות אחרים יש גם טבעות קצרות מועד, שהופעתן הקצרה בעדשה הארוכה של זמן החלל מקשה עליהם לאתר את כדור הארץ. במקרה כזה, ממש כמו שלמישהו מעבר למערכת השמש תהיה הזדמנות מוגבלת לרגל טבעות סביב סטורן, משקיפים אנושיים יהיו מוגבלים באופן דומה ביכולתם לאתר נקודות חיה טבעתיות.
לעומת זאת, ירחים וטבעות ארוכי שנים עשויים להיות כי עולמות כאלה נפוצים ויכולים להסתתר באופק פשוט - או שאבדו בעשרות שנים של נתונים, או מועברים על ידי מגבלות טכנולוגיות.
תמונה זו בצבע שווא יצרה באמצעות אותות רדיו שנשלחו מקאסיני חזרה לכדור הארץ דרך הטבעות של שבתאי. (נאס"א / JPL) צלקות עתיקות
כשמדובר בחישוב גילאים של עולמות אחרים, מדענים סומכים במידה רבה על מכתשים. על ידי קישור צלקות השפעה לתקופות של הפגזה כבדה במערכת השמש, הם יכולים להעריך בערך את גיל השטח, המספק גבול עליון על העולם עצמו. מחקרים קודמים העלו כי הטבעות והירחים של שבתאי הם בני 100 מיליון שנה בלבד, מה שהופך אותם צעירים יחסית בחיי מערכת השמש.
הבעיה היא, כיצד התנהגה מערכת השמש בעבר הוא נושא לוויכוח מתמשך. בשנת 2005 עלתה תיאוריה חדשה שרקמה אורנוס ונפטון רוקדים זה עם זה, תוך שהם משליכים פסולת קפואה פנימה לעבר שאר כוכבי הלכת. אך על פי המחקר של ריברה-ולנטין, גשם החומר הזה (המכונה ההפצצה הכבדה המאוחרת) היה הורס לחלוטין את הירח הצעיר ביותר של שבתאי, מימאס.
ריברה-ולנטין החליטה לעבוד על הבעיה מהקצה השני. בעבר הוא עבד עם סטודנט כדי לחשב כמה פסולת הוטחה באיפטוס, שלדבריו צריך להיות הירח העתיק ביותר תחת כל דגם. על ידי שימוש בטכניקה דומה כדי לחשב כמה חומר הפיל את ירח אחר, ריאה, הוא מצא שהלווין הופגז הרבה פחות מאיפאפטוס.
זה יכול להיות מכיוון שכמות החומר שפגעה בירח הייתה קטנה ממה שחושב בעבר. או, יכול להיות שזה בגלל שראה נוצרה הרבה יותר מאוחר מאיפאפטוס, אולי זמן קצר לאחר ההפצצה הכבדה המאוחרת שהתרחשה לפני 3.9 מיליארד שנה. אך בהתבסס על ספירת מכתשים, צלקותיה של Rhea פירושן שהוא לא יכול להיות צעיר ממש כמו שחזה דוגמניות.
"אז הדגם שאמר שיכלו להיווצר לפני 100 מיליון שנה, אני לפחות יכול להגיד לא, זה כנראה לא המקרה, " אמרה ריברה-ולנטין. עם זאת, דגמים המציעים כי ריאה נוצרה סביב תקופת ההפצצה הכבדה המאוחרת, עובדים כולם עם תולדות המכתשים של הירח. על ידי השבתת אחד התומכים לטבעות צעירות יותר, המחקר של ריברה-ולנטין סייע בבניית המקרה שלווייני לוויין של מוצאי מוצא ישנים בהרבה.
מחזיר את השעון לאחור
מכיוון ששיטת ההיסטוריה של המכתשים תלויה כל כך בהבנתנו כיצד התפתחה מערכת השמש, נימו החליט לנקוט טקטיקה אחרת כדי להמשיך את ימי הירח. מחקריו העלו כי הירח חייב להיות בן כמה מאות מיליוני שנים לפחות, ופוסל את הדגמים שקבעו לו 100 מיליון שנה בלבד.
"אתה יכול לסובב את השעון אחורה ולראות איפה הם היו בזמנים מוקדמים יותר, " אמר נימו. מחקרים קודמים בנושא הציבו את מימאס לצד שבתאי רק לפני חצי מיליארד שנה, והציעו שהוא יכול היה להיות צעיר. עם זאת, מחקר זה הניח שהירחים התנהגו באותה צורה בעבר שהם עושים כיום.
נימו, לעומת זאת, בדק כיצד היו יכולים לקיים אינטראקציה אחרת כשהיו צעירים יותר. "למרות שהלוויינים יוצאים מהר למדי ברגע זה, הם לא יצאו מהר יותר מוקדם יותר ולכן הלוויינים יכולים להיות בני 4 מיליארד שנה בקלות", אמר.
נימו פרץ את הדינמיקה של שניים מתוך יותר מ -60 ירחים כדי למצוא עדויות נוספות להיווצרותם העתיקה. בניגוד לדגם הקודם שהסתובב מחדש על הירחים בהתבסס על מסלוליהם כיום, הוא הסביר כיצד שבתאי היה משפיע על הירחים. סטורן מושך את הירחים בזמן שהם מסלול, והירחים מושכים זה את זה. מושכים קבועים אלה מחממים את מרכזיהם, והחום נע אז לעבר פני השטח.
"לוקח לטמפרטורה הזו זמן להתפשט כלפי חוץ, מכיוון שחום מתנהל רק בקצב מסוים, ולכן זהו סולם זמן שנוכל להשתמש בו, " אמר.
ב- Dione, קרח זורם מילא כמה מאגני ההשפעה. אם ההתנגשות עצמה המיסה את הקרח, המכתשים היו נרגעים לפני השטח, אמר נימו. במקום זאת, החום צריך להגיע בגלל משיכת השכנות. הוא השתמש בהתכה כמדחום כדי לקבוע שהירח בן כמה מאות מיליוני שנים לפחות, אם כי הוא יכול היה להתקיים כבר 4.5 מיליארד שנים. זה פוסל דגמים שמתוארכים לירח במאה מיליון שנה בלבד.
במחקרים עתידיים מקווה נימו לבחון ירח אחר כמו טטיס, שתנועתו המהירה אמורה לסייע בצמצום הזמן סביב לידתו. ואף שמחקריו, שבונים על עבודות קודמות שביצע ג'ים פולר במכון הטכנולוגי בקליפורניה, מספקים אילוצים מסוימים על הולדת הלוויינים, פער הגילאים נותר גדול. "זה לא הולך לפתור הכל, " אמר.
Exoplanets טבעות
עד כה, ה- Exoplanet הטבעתי הידוע היחיד הוא J1407b, עולם צעיר שמפלצת הספורט מצלצלת פי 200 יותר מזו של סטורן ויכולה להידמות ענקיות הגז של מערכת השמש המוקדמת.
"הרעיון הוא שטבעותיו של סטורן היו פעם כה גדולות, " אמר מאט קנויוורי ממצפה הכוכבים ליידן, שהוביל את הצוות שזיהה את טבעות המפלצת בשנת 2015. עם הזמן, ייתכן שהגז והאבק יצרו ירחים, נפלו על פני השטח, או הועף על ידי הרוח הסולארית. הבנה אם הירחים, ואולי גם הטבעות, עתיקים יכולה לעזור לחשוף אם סטורן נושא את שאריות הטבעות הקדומות הללו.
אם הטבעות של סטורן ישנות, פירוש הדבר שהן קיימות סביב Exoplanets אחרים. אז מדוע רק עולם אחד זוהה עד כה? לדברי קנוורת ', זה נובע בחלק מהזמן. הבחירה בענק גז רחוק מספיק מהשמש שלו בכדי להיאחז בטבעות קרח דורשת נתונים בערך 10 שנים, מידע שרק לאחרונה נערך.
"בטח נתקלנו באחד מרבים שכבר יושבים בנתונים, וזה רק עניין של לחפור נתונים ישנים, " אמר קנוויטי.
