زحل لم يكن لديه دائما حلقات

تشير تحليلات البيانات من الأيام الأخيرة لـ Cassini إلى أن الحلقات هي إضافة متأخرة وتستخدمها لحل لغز زحل.

تصور الفنان لكاسيني وهو يغرق في الفجوة بين زحل وحلقاته. NASA / JPL

إذا كان لدى الديناصورات المبكرة حفلات نجمة ، فربما لم يبدوا إعجابًا بزحل. بناءً على بيانات من آخر مركبة فضائية لـ Cassini ، يشك علماء الكواكب بشدة أن الطوق الأيقوني للجزيئات الجليدية التي تحيط بزحل هو إضافة جديدة نسبيًا.

لقد قدم علماء الفلك هذا الاقتراح من قبل ، ولكن بترددات مختلفة. ما احتاجوا إليه حقًا كان فهمًا جيدًا لمقدار الأشياء التي تحتويها الحلقات ، وكذلك مدى سرعة تغميقها من خلال إشعال الحطام الفضائي. تشير أجزاء المعلومات هذه إلى المدة التي يمكن أن تنجو منها الحلقات في حالتها الحالية الساطعة الجليدية.

قدمت كاسيني فرصة فريدة لاختبار الفرضية. عندما غرق مقياس الغاز في مركبة الفضاء باتجاه فارغة ، قام مخططي المهمة بإعادة توجيه المركبة المدارية لأخذ 22 غوصًا متهورًا بين الكوكب وحلقاته. ومع مرورها ، شعرت المركبة الفضائية بالجرار الثقيل لكل من الكوكب والحلقات. أجرى لوسيانو إيس (جامعة سابينزا في روما) وزملاؤه تحليلًا معقدًا لهذه الغطاسات ، وأثاروا مساهمة الخواتم من الكوكب.

في 17 كانون الثاني (يناير) من مجلة ساينس Science ، خلص الفريق إلى أن الحلقات لها كتلة تبلغ 15 مليون تريليون كيلوغرام (1.5 × 10 19 كلغ) ، أي ما يقرب من 40 ٪ من متوسط ​​حجم كوكب زحل Mimas أو حوالي مليون من كتلة الأرض. تشير بيانات Cassini الأخرى أيضًا إلى أن غبار الفضاء يزيد بمقدار 10 أضعاف على الحلقات مما كان متوقعًا ، مما يعني أنه لا يمكن أن يكون عمرها مفرطًا وتبدو ساطعة كما تفعل. جنبا إلى جنب مع قياسات أخرى ، تدعم الرصدات عمر الحلقات من حوالي 10 مليون إلى 100 مليون سنة ، لصالح الطرف الأعلى من هذا النطاق. العمل السابق يشير إلى أن الحلقات لن تستمر إلى الأبد ، إما - ربما بضع مئات من السنين الأخرى.

تتكرر النهاية العليا من الفئة العمرية التي سبق اقتراحها لعدة أقمار جليدية متوسطة الحجم. يعتقد بعض علماء الكواكب أن هذه الأقمار الصناعية تشكلت من تحت أنقاض الجيل السابق من الأقمار ، التي اصطدمت بعضها ببعض وطمست. ومع ذلك ، ما زال من غير الواضح كيف يمكن ربط هذا الحدث ونظام الرنين الحالي: من الصعب أن نفهم سبب انتقال الحطام الذي يتكون من الحلقات بالقرب من الكوكب بدلاً من تجميعه في أقمار إضافية أبعد ، كما يشير الفريق إلى: الورقة. إحدى الأفكار البديلة هي أن زحل التقط مذنباً عابراً أو كويكبًا جليديًا ومزقه ، ثم تمزقه في الحطام.

في دراسة منفصلة ، استخدم طالب الدراسات العليا كريستوفر مانكوفيتش (جامعة كاليفورنيا ، سانتا كروز) الحلقات للإجابة على سؤال استمر لعقود من الزمن: كم هو يوم زحل؟

يمكن لعلماء الفلك تحديد مدة يوم كوكب المشتري بناءً على إشارة راديو دورية ، تم إنشاؤها عندما تدور كوكب المشتري حولها بواسطة محاور الدوران والمغناطيس الكوكبية غير المتطابقة. لكن المجال المغنطيسي لزحل يتماشى تمامًا مع محور الدوران.

بدلاً من ذلك ، استخدم مانكوفيتش وزملاؤه حلقات زحل كنوع من مقياس الزلازل. الاهتزازات داخل الكوكب تسبب تحولات في مجال الجاذبية ، وهذه تخلق أنماط موجات في الحلقات. تكشف سرعات الأنماط بدورها عن سرعة دوران الكوكب: 10 ساعات و 33 دقيقة و 38 ثانية. هذا التقدير هو أقصر من 6 دقائق (وأكثر صلابة بكثير) من واحد بناءً على بيانات Voyager. تظهر النتائج في مجلة الفيزياء الفلكية في 20 يناير.

اقرأ المزيد عن عصر الخواتم في البيانات الصحفية الصادرة عن ناسا JPL وجامعة كاليفورنيا ، بيركلي. يمكنك العثور على المزيد حول قياس اليوم في الإصدارات من جامعة كاليفورنيا وسانتا كروز و NASA JPL.

المراجع:

لوسيانو إيس وآخرون. "القياس والآثار المترتبة على حقل جاذبية زحل والكتلة الدائرية." العلوم . 17 يناير 2019.

كريستوفر مانكوفيتش وآخرون. "رصد الزلازل في حلقة كاسيني كدليل على زحل الداخلي. التناوب الصلب." مجلة الفيزياء الفلكية . 20 كانون الثاني (يناير) 2019. نص مطبوع كامل هنا.