Астрономи засумнівалися в молодості кілець Сатурна

Астрономи висунули ряд зауважень до недавнього аналізу даних зонда “Кассіні”, який вказав на відносно невеликий вік кілець Сатурна. Автори статті, опублікованої  в Nature Astronomy,  вважають, що поки рано робити остаточний висновок про час формування кілець, так як вплив деяких процесів, ефект яких може виявитися вирішальним, поки не вдається точно оцінити.

Сатурн володіє складною системою кілець і невеликих супутників, розташованих на відстанях до декількох сотень тисяч кілометрів. Кільця складаються переважно з водяного льоду з невеликими включеннями домішок. Розмір частинок кілець коливається від міліметрів до метрів, при цьому товщина кілець оцінюється від десятків метрів до кілометра, що в будь-якому випадку робить їх дуже тонкими порівняно з радіусом.

Найбільш точні дані про структуру та фізичні властивості кілець вдалося отримати зонду «Кассіні», який завершив свою місію, занурившись в товщу планети в 2017 році. Зокрема, була зроблена найбільш точна оцінка маси кілець на рівні 1,54 ± 0,49 × 10 ¹⁹ кілограм, тобто близько 40 відсотків маси супутника Мимаса або приблизно половина антарктичних льодів Землі.

Оцінений за даними «Кассіні» вік кілець Сатурна виявився дорівнює кільком десятками мільйонів років, тобто вони приблизно ровесники загибелі динозаврів. Це робить їх набагато молодше самого Сатурна, який сформувався в ранній Сонячній системі близько 4,5 мільярдів років. Даний вік був оцінений по темпу потемніння: в припущенні, що кільця спочатку складалися з чистого льоду і знаючи потік метеоритів, можна вивести передбачуваний час накопичення спостережуваного рівня домішок – від 0,1 до 0,5 відсотків по масі в найбільш потужному кільці B до 6 -11 відсотків у внутрішньому кільці C.

В роботі вчених з Франції і США під керівництвом Орельєна Кріда (Aurélien Crida) з Обсерваторії Лазурного берега відзначається, що питання набагато складніше. Автори пишуть, що під час обговорення віку кілець часто змішують три часу: вік формування кілець, вік характерних особливостей, таких як щілини і хвилі, і час впливу зовнішніх факторів, що призводять до потемніння і зміни складу. Вчені відзначають важливість розуміння того, що поки не існує прямого способу оцінки першого числа, воно лише виводиться з непрямих спостережень.

Часто можна зустріти твердження, що кільця повинні бути молодими, так як в них немає старих структур і вони не сильно «засмічені», але таке судження може привести до помилки. У той же час моделі динамічної еволюції кілець говорять про їх великий вік. Зокрема, виміряні маси дуже добре узгоджуються з передбаченнями чисельного моделювання для кілець з віком приблизно в 4 мільярди років.

Виходить, що з одного боку кільця повинні бути старими, але тоді незрозуміло, чому в них так мало пилу. З іншого, вони можуть бути молодими, але тоді незрозуміло, що стало причиною їх недавнього формування і чому у них маса, відповідна довго еволюціонував системі. Автори пропонують три варіанти: кільця старі, але недавно різко зріс потік пилу, кільця старі і є поки невідомий механізм їх очищення, кільця молоді та нещодавно сталося зіткнення невеликого крижаного супутника Сатурна (наприклад, Мимаса) з іншим супутником або кометою. Проте, жоден з цих сценаріїв не можна назвати кращим, тому що у всіх випадках є свої аргументи проти.