Varför har Saturn ringar runt det?

Saturnus slående ringar gör det till ett av de vackraste föremålen för stargazers att plocka ut i himlen. Det magnifika ringsystemet syns även genom ett litet teleskop, även om det inte är mycket detaljerat. De bästa utsikten har kommit från rymdfarkoster, som Voyagers och Cassini-uppdragen. Från dessa nära möten har planetforskare fått mycket information som hjälper till att belysa ursprunget, rörelserna och utvecklingen av Saturnus ringar. 

Key Takeaways

• Saturnusringar är till stor del gjorda av is, isär med dammpartiklar. 
• Saturnus har sex stora ringsystem med uppdelningar mellan dem.
• Ringarna kan ha bildats när en liten måne vandrade för nära Saturnus och bröt i bitar, men partiklar kan också ha kommit från härrelösa kometer eller asteroider.
• Ringarna tros vara ganska unga, bara några hundra miljoner år gamla, och enligt NASA skulle de kunna spridas under de närmaste hundra miljoner åren..

Genom ett teleskop ser Saturnes ringar nästan solida ut. Några tidiga astronomer, till exempel Jean-Dominique Cassini, kunde identifiera hur det såg ut som "luckor" eller raster i ringarna. Den största av dessa fick sitt namn efter den berömda astronomen, Cassini-divisionen. Först trodde folk att pauserna var tomma områden, men 1900-talets rymdfarkoster visade att de också skulle vara fyllda med material. 

Hur många ringar har Saturnus?

Det finns sex huvudringregioner. De viktigaste är A-, B- och C-ringarna. De andra, D (den närmaste), E, ​​F och G är mycket svagare. En karta över ringarna visar dem i följande ordning, börjar precis ovanför ytan av Saturnus och rör sig utåt: D, C, B, Cassini Division, A, F, G och E (den mest avlägsna). Det finns också en så kallad "Phoebe" -ring som är på samma avstånd som månen Phoebe. Ringarna namnges alfabetiskt enligt ordningen i vilken de upptäcktes.

Denna bild av rymdskeppet Cassini fångar nästan hela ringsystemets olika regioner. NASA / JPL / Space Science Institute / Wikimedia Commons / Public Domain

Ringarna är breda och tunna, och de bredaste sträcker sig upp till 282 000 kilometer från planeten, men de flesta ställen är bara några tiotals meter tjocka. Det finns tusentals ringar i systemet, var och en består av miljarder bitar is som kretsar runt planeten. Ringpartiklarna är till stor del tillverkade av mycket ren vattenis. De flesta bitar är ganska små, men vissa är storleken på bergen eller till och med små städer. Vi kan se dem från jorden eftersom de är ljusa och reflekterar mycket solljus. 

Konstnärens uppfattning om klumpande ringmaterial i omloppsbana runt Saturnus. Vissa ringpartiklar är stora medan andra är små. NASA / JPL / University of Colorado / Wikimedia Commons / Public Domain

Ringpartiklar hålls på plats genom gravitationsinteraktioner med varandra och med små månar inbäddade i ringarna. Dessa "herdar-satelliter" rider besättningen på ringpartiklarna.

Hur Saturnus fick sina ringar

Medan forskare alltid har visat att Saturnus har ringar, vet de inte hur länge ringarna har funnits och när de kom till. Det finns två huvudteorier.

Born This Way, Theory One

Under många år antog forskare att planeten och dess ringar började tidigt i solsystemets historia. De trodde att ringarna skapades av befintliga material: dammpartiklar, steniga asteroider, kometer och stora isblock.

Den teorin höll på att gälla tills de första rymdskeppsundersökningarna som gjordes av Voyager-uppdragen började 1981. Bilder och data visade förändringar i ringarna, även under korta tidsperioder. Cassini-uppdraget gav ytterligare information som forskare fortfarande analyserar, vilket indikerar att ringpartiklar går förlorade under korta tidsperioder. En annan ledtråd om åldern på ringarna kommer från partiklarnas mycket rena vatten-is-makeup. Forskare hävdar att detta betyder att ringarna är mycket, mycket yngre än Saturnus. Äldre ispartiklar skulle bli mörkare av damm över tid. Om det är sant, kanske de ringar vi ser nu inte går tillbaka till Saturnus ursprung.

En trasig måne, teori två

Alternativt kan det nuvarande ringsystemet ha skapats när en måne på storleken på Mimas strömmade för nära Saturnus för cirka 200 miljoner år sedan och bröt sönder, på grund av Saturnus enorma allvar. De resulterande bitarna skulle då ha fallit i omloppsbana runt Saturnus och skapat de ringar vi ser idag. Det är möjligt att detta månsuppbrottsscenario har spelats upp många gånger under planeten för 4,5 miljarder år. Ringarna vi ser idag är bara den senaste uppsättningen enligt denna teori.

Det är också möjligt att en mycket tidig "Titan-liknande" värld kunde ha varit involverad i skapandet av ringarna och bildat ett system som är mycket större och mer massivt än de som ses idag.

Visste du?

Saturn är inte den enda planeten med ringar. Jätte Jupiter, mystiska Uranus och kyliga Neptun har dem också.

Oavsett hur de bildades, fortsätter Saturns ringar att förändras över tid och få material när mindre föremål vandrar för nära. Baserat på data som samlats in under Cassini-uppdraget tror forskare att ringarna lockar interplanetärt damm, vilket hjälper till att fylla på material som går förlorade över tid. Aktiviteten inom ringarna av de herdande månarna orsakar också förändringar i ringarna.

Denna samling av Cassini-bilder ger sammanhang för att förstå placering och skala av propellformade funktioner som observerats i Saturns A-ring. NASA / JPL / Space Science Institute / Wikimedia Commons / Public Domain

Framtiden för Saturnus ringar

Forskare har ett antal teorier om hur de nuvarande ringarna kan spridas, men de flesta håller med om att de förmodligen inte kommer att hålla så länge. Nya ringar skulle bildas endast om något kom tillräckligt nära för att rivas isär. Andra mindre partiklar, även om de är uppfödda av de närliggande månarna, kan sprida ut till rymden och gå förlorade för systemet. När månarna själva vandrar utåt kommer ringpartiklarna som de "besättar" att sprida ut.

Partiklar kan "regna" i Saturnus eller sprida sig till rymden. Dessutom skulle bombardering av och kollisioner med meteoroider kunna slå partiklar ur banan. Med tiden kan dessa åtgärder leda till att ringarna förlorar massan och så småningom försvinner helt. Cassini-data pekar på idén att de nuvarande ringarna kan vara några hundra miljoner år gammal. De kan bara pågå hundra miljoner år innan de sprids till rymden eller till planeten. Det betyder att Saturnus ringar är flyktiga jämfört med själva planeten, och att planeten kunde ha haft många uppsättningar av ringar eftersom mindre världar vandrade för nära under Saturnus livstid.

En sak som forskare är överens om - tid betyder olika saker för en planet livstid, och vi kommer att kunna uppskatta Saturnus fantastiska ringar i många årtusenden mer.

källor

Grossman, Lisa. "Saturnus ringar kan vara strimlade månar." Science News för studenter, 24 januari 2018. 

"Hur tjocka är Saturnus ringar?" Referensskrivbord, Hubblesite.

"Saturn". NASA, 25 april, 2019.

Steigerwald, Bill. "NASA Research avslöjar Saturnus tappar sina ringar till" värsta fall-scenariot "." Nancy Jones, NASA, 17 december 2018, Greenbelt, Maryland.