Kan du föreställa dig solsystemet utan Saturns ringar? Kan du föreställa dig Jorden när dinosaurierna vandrade runt planeten? Enligt ett nytt papper kan de två ha sammanfallit.
Data från Cassini-uppdraget visar att Saturnus ringar kanske bara är 10 till 100 miljoner år gamla. De kanske inte har varit där under dinosauriernas regeringstid och kan i själva verket vara en ganska modern utveckling i vårt solsystem.
Cassini samlade in dessa uppgifter under sina sista banor runt Saturnus 2017, 13 år efter ankomsten till gasjätten. När det slutade på bränsle skickade Cassini-teamet rymdskeppet i en serie med 22 supernära banor mellan Saturnus och dess ringar, 2600-3900 km (1600-2400 miles) ovanför molntopparna. Uppgifterna från dessa dyk ledde forskare till denna uppskattning av ny tidsålder för Saturnus ringar.
"Bara genom att komma så nära Saturnus i Cassinis slutliga banor kunde vi samla in mätningarna för att göra de nya upptäckterna."
Studera huvudförfattaren Luciano Iess, Cassini radiovetenskapsteam, Sapienza University of Rome.
I 6 av de 22 nära banorna etablerade Cassini en radiolänk med jorden. Genom att övervaka den länken kunde forskare bestämma Saturnus gravitationsfält och ringarnas massa. Uppskattningarna av den nya tidsåldern baseras på den informationen, och resultaten publicerades i ett papper med titeln "Mätning och implikationer av Saturnus tyngdkraftsfält och ringmassa."
Innan dessa djupa dyk, var Cassini alltid utanför ringarna, vilket betyder att alla gravitationsavläsningar var kombinationer av Saturnusmassa och ringarnas massa. Genom att dyka in mellan planeten och dess ringar kunde Cassini skilja Saturnus tyngdkraft från ringarna, vilket möjliggjorde en mätning av ringarnas massa.
Som det nya dokumentet säger: "Den inre strukturen i Saturn, djupet i dess vindar och massan och åldern på dess ringar begränsar dess bildning och utveckling." Cassini skickades åtminstone delvis till Saturnus för att förstå hur alla dessa faktorer passar ihop. Uppsatsen fortsätter med att säga: "Tyngdkraftsmätningar vid Saturnus kan användas för att bestämma massan på ringarna, som är relaterade till deras ålder genom dynamiska och sammansatta dateringsmetoder."
Denna artikel, ledd av Cassini radiovetenskapsmedlem Luciano Iess, från Sapienza University of Rome, fokuserade endast på ringar A, B och C. Massan av de andra mycket mindre ringarna ansågs försumbar.
"Bara genom att komma så nära Saturnus i Cassinis slutliga banor kunde vi samla in mätningarna för att göra de nya upptäckterna," sade huvudförfattaren Luciano Iess. "Och med detta arbete uppfyller Cassini ett grundläggande mål för sitt uppdrag: inte bara att bestämma massan på ringarna, utan att använda informationen för att förfina modeller och bestämma ringarnas ålder."
Hur berättar massan i Saturnus ringar om deras ålder?
Forskare vet redan att det finns en koppling mellan massan av Saturnus ringar och deras ålder. Ju lägre ringarnas massa, desto yngre är de. Detta beror på att ringarna är ljusa och mestadels gjorda av is. Under en lång tid skulle de ha förorenats av skräp och förmörkats, vilket indikerar en högre ålder. För att vara äldre måste de också vara mycket mer massiva för att ha överlevt så länge. De kan inte vara både gamla och ljusa. Så nu när forskare har en bättre beräkning av ringarnas massa kan de uppskatta åldern mer exakt.
Denna uppskattning av ringarnas ålder strider mot tidigare studier baserade på Cassini-data. En studie från 2008 föreslog att ringarna är miljarder år gamla. Under åren har andra studier gjort ett liknande fall. Men fram till nu hade ingen studie exakta massmätningar att arbeta med.
Problemet med hur de bildade ringarna kvarstår. Det nya beviset på unga ringar ger trovärdighet till teorier som de bildade från en komet som vandrade för nära och rivits isär av Saturnus allvar - eller av en händelse som bröt upp en tidigare generation av isiga månar.
”För yngre ringar kräver det en komet, eller en centaur (en av en grupp små, isiga föremål), eller kanske till och med en måne som rör sig för nära Saturnus. Saturnus gravitation skulle bryta isär det objektet och sedan skulle de återstående bitarna fortsätta att bilda ringar, ”förklarade Linda Spilker, Nasa's Cassini-projektforskare, 2017.
Man trodde länge att ringarna var miljarder år gamla och bildades strax efter Saturnus gjorde det. Men när forskare arbetar med problemet, och när vi får bättre och bättre data, faller den åsikten bort. Det ser mer och mer ut som att något kom för nära Saturnus nyligen och bröt ihop och bildade ringarna.
Hur mycket väger Saturnus ringar?
Enligt dessa nya mätningar är massan av Saturnus ringar (1,54 ± 0,49) × 1019 kg, eller cirka 15,4 sextillion kg. Så ringarna har en massa ungefär hälften av Saturnus månmimas. Bara så att du har något intressant att säga vid din nästa cocktailfest.
Källor:
- Forskningsrapport: Mätning och implikationer av Saturnus tyngdkraftsfält och ringmassa
- Pressmeddelande: NASA: s Cassini Data Show Saturnus Rings Relatively New
- BBC News: Cassini antyder i ung ålder för Saturnus ringar
- Wikipedia: Ringar av Saturn
- Space Magazine: Saturnus ringar kan vara miljarder år gamla
