Jeden z pierścieni Saturna różni się od pozostałych

Gdy Słońce zachodziło na pierścieniach Saturna w sierpniu 2009 roku naukowcy misji Cassini uważnie się im przyglądali. Był to okres równonocy - jednego z dwóch okresów w ciągu roku na Saturnie gdy Słońce oświetla potężny system pierścieni z boku, od strony krawędzi dysku.  Była to wyjątkowa okazja dla naukowców do obserwowania krótkotrwałych zmian w płaszczyźnie pierścieni ujawniających szczegóły ich natury.

Podobnie jak Ziemia, Saturn charakteryzuje się nachyloną do ekliptyki osią obrotu. W ciągu trwającego 29 lat roku na Saturnie promienie słoneczne przesuwają się z północnej półkuli na południową i z powrotem. Zmiana oświetlenia sprawia, że temperatura pierścieni - złożonych z miliardów cząsteczek lodu - zmienia się w zależności od pory roku.W trakcie równonocy trwającej tylko kilka dni zauważono obecność nietypowych cieni oraz pofalowanej struktury pierścieni, które skryte w cieniu zaczęły się ochładzać.

W najnowszych badaniach, których wyniki opublikowano w czasopiśmie Icarus, zespół naukowców z misji Cassini informuje, że jeden z fragmentów dysku okazał się cieplejszy od pozostałych. Wyższa niż oczekiwana temperatura pozwoliła na dokładniejsze zbadanie struktury wewnętrznej cząstek tworzących dysk.

"Przez większość czasu nie mamy możliwości sprawdzenia budowy drobin tworzących pierścienie głębiej niż 1 mm pod powierzchnią. Jednak fakt, że jedna z części dysku nie ulegała ochłodzeniu w sposób zgodny z przewidywaniami umożliwił nam stworzenie modelu ich budowy wewnętrznej," mówi Ryuji Morishima z Jet Propulsion Laboratory w Pasadenie.

Naukowcy przeanalizowali dane zebrane przez spektrometr Composite Infrared Spectrometer w trakcie roku wokół równonocy. Instrument ten monitorował temperaturę pierścieni w trakcie ich ochładzania. Następnie naukowcy porównali zebrane dane z modelami komputerowymi, których zadaniem było opisanie właściwości cząsteczek pierścieni.

To co odkryli było zastanawiające. Dla znacznej większości pierścieni Saturna modele prawidłowo przewidywały chłodzenie dysku. Jednak spory wycinek - najbardziej zewnętrzny z głównych pierścieni pierścień A - był dużo cieplejszy niż modele przewidywały.

Aby zbadać tę osobliwość Morishima wraz ze współpracownikami dokładnie przeanalizował procesy chłodzenia i ogrzewania cząsteczek o różnej budowie. Wcześniejsze badania opierające się na danych pochodzących z misji Cassini wskazywały, że lodowe cząsteczki pierścieni są puszyste na zewnątrz niczym świeży śnieg na Ziemi. Występujący na powierzchni regolit powstaje z czasem poprzez mikroskopijne zderzenia ścierające powierzchnię każdej cząstki. Nowa analiza przeprowadzona przez zespół sugeruje, że najlepszym wytłumaczeniem temperatur pierścienia A podczas równonocy jest fakt, że ów pierścień w dużej mierze składa się ze skał o średnicy 1 m składających się z lodu pokrytego cienką warstwą regolitu.

"Duże skupisko gęstych, lodowych skał w tym jednym regionie pierścieni Saturna jest czymś nieoczekiwanym,"  mówi Morishima. "Cząsteczki tworzące pierścienie zazwyczaj równo się rozprzestrzeniają w skali około 100 milionów lat. W związku z powyższym nasze wyniki są niesamowitą zagadką. Wskazują bowiem, że środek pierścienia A może być znacznie młodszy od pozostałych pierścieni."

Źródło: JPL/phy.so