Кольца Сатурна намного моложе, чем когда-то думали ученые, согласно новому исследованию почетного профессора астрономии Университета Индианы Ричарда Дурисена, и они не останутся навсегда.

На протяжении десятилетий ведутся споры о происхождении ледяных колец Сатурна. Но согласно двум новым исследованиям Дурисена, опубликованным в Icarus, возраст колец не превышает нескольких сотен миллионов лет — намного моложе, чем сама планета, сформировавшаяся 4,5 миллиарда лет назад. На самом деле, Дурисен сказал, что кольца вполне могли образоваться, когда динозавры еще ходили по Земле.

Дурисен и его соавтор Пол Эстрада, научный сотрудник Исследовательского центра Эймса НАСА в Силиконовой долине в Калифорнии, также пришли к выводу, что кольца просуществуют не более нескольких сотен миллионов лет.

«Наш неизбежный вывод заключается в том, что кольца Сатурна должны быть относительно молодыми по астрономическим стандартам, им всего несколько сотен миллионов лет», — сказал Дурисен. «Если вы посмотрите на спутниковую систему Сатурна, там есть и другие намеки на то, что за последние несколько сотен миллионов лет там произошло что-то драматическое».

Дурисен и Эстрада давно утверждали, что кольца Сатурна относительно молоды, потому что они ожидали, что кольца будут разрушены и затемнены притоком межпланетных метеороидов. Однако только после того, как были доступны данные 13-летней миссии космического корабля «Кассини» НАСА, в частности ее грандиозного финала 2017 года, состоящего из 22 орбит, проходящих между Сатурном и его кольцами, они смогли использовать теоретические модели для определения возраста . и долговечность колец с уверенностью, вычисляя, как кольца меняются в течение длительных периодов времени.

Особенно важными для их работы были измерения Кассини скорости притока метеороидов, массы колец и скорости притока материала колец на Сатурн.

Воздействие метеоритов не только загрязняет кольца, но в конечном итоге приводит к дрейфу материала колец внутрь к планете. Теоретические модели, представленные Дурисеном и Эстрадой, демонстрируют, что кольца должны терять массу на планете с невероятной скоростью, измеряемой многими тоннами в секунду, которую наблюдал Кассини, а это означает, что оставшееся время жизни колец составляет всего несколько сотен миллионов лет или около того.

Подробные расчеты Эстрады и Дурисена впервые сочетают вязкое растекание — из-за взаимодействия частиц в кольцах — с эффектами метеороидов в симуляциях, разработанных для охвата всего срока службы кольцевой системы, подобной системе Сатурна. Они демонстрируют, что удары метеоритов — это то, что в конечном итоге приводит к короткому времени жизни по сравнению с возрастом Солнечной системы, учитывая скорость притока метеороидов, измеренную Кассини.

«Мы показали, что массивные кольца, подобные кольцам Сатурна, не существуют долго», — сказал Эстрада. «Можно предположить, что относительно маленькие кольца вокруг других ледяных и газовых гигантов в нашей Солнечной системе — это остатки колец, которые когда-то были массивными, как кольца Сатурна. Кольца Сатурна сошлифованы, они будут больше похожи на редкие кольца Урана».

Многолетняя исследовательская карьера Дурисена была сосредоточена в основном на эволюции и стабильности вращающихся астрофизических систем всех типов, от планет до галактик. В течение двух десятилетий до выхода на пенсию в 2010 году он работал в основном над протопланетными дисками — вращающимися газовыми дисками, окружающими новые звезды, из которых могут образовываться планеты. Но его интерес к кольцам Сатурна начался в 1970-х годах, когда он был научным сотрудником НАСА имени Эймса, и с тех пор он продолжает их изучать.

«Изучая Вселенную, мы часто думаем о происхождении — происхождении галактик, звезд и планет», — сказал Дурисен. «Но планеты — невероятно активные и разнообразные системы, в которых постоянно происходят новые вещи. Если кольца Сатурна не так стары, как планета, это означает, что что-то произошло, чтобы сформировать их невероятную структуру, и это очень интересно изучать».

Дурисен заинтересован в том, чтобы узнать, что будущие космические миссии узнают о системе Сатурна. Хотя планета, состоящая в основном из гелия и водорода, вероятно, не может поддерживать жизнь, условия на некоторых из ее спутников могли поддерживать ее в прошлом или даже сейчас, сказал он.

«Если мы сможем узнать, что произошло в этой системе несколько сотен миллионов лет назад, чтобы сформировать кольца, мы можем просто в конечном итоге обнаружить, почему спутник Сатурна Энцелад извергает из своего глубокого океана шлейфы воды, льда и даже органического материала», — Дурисен. сказал. «Возможно, мы даже найдем строительные блоки самой жизни на Энцеладе».