هل يمكنك تخيل النظام الشمسي بدون حلقات زحل؟ هل يمكنك تصور الأرض في الوقت الذي جابت فيه الديناصورات الكوكب؟ وفقا لورقة جديدة ، ربما تزامن الاثنان.
تُظهر البيانات من مهمة كاسيني أن حلقات زحل قد لا يتجاوز عمرها من 10 إلى 100 مليون سنة. ربما لم يكونوا هناك في عهد الديناصورات ، وقد يكون في الواقع تطورًا حديثًا إلى حد ما في نظامنا الشمسي.
جمعت كاسيني هذه البيانات خلال مداراتها الأخيرة حول زحل في عام 2017 ، بعد 13 عامًا من وصولها إلى عملاق الغاز. مع نفاد الوقود ، أرسل فريق كاسيني المركبة الفضائية إلى سلسلة من 22 مدارات قريبة جدًا بين زحل وحلقاته ، على ارتفاع 2600-3900 كم (1600-2400 ميل) فوق قمم السحابة. قادت البيانات من تلك الغطس العلماء إلى تقدير العمر الجديد لحلقات زحل.
"فقط من خلال الاقتراب من زحل في مدارات كاسيني الأخيرة ، تمكنا من جمع القياسات لإجراء الاكتشافات الجديدة."
المؤلف الرئيسي للدراسة لوسيانو إيس ، فريق علوم الراديو كاسيني ، جامعة سابينزا في روما.
في 6 من المدارات القريبة الـ 22 ، أنشأت كاسيني رابطًا لاسلكيًا مع الأرض. من خلال مراقبة هذا الارتباط ، تمكن العلماء من تحديد مجال جاذبية زحل وكتلة حلقاته. تستند تقديرات العمر الجديدة إلى تلك البيانات ، وتم نشر النتائج في ورقة بعنوان "قياس وآثار حقل جاذبية زحل وكتلة الحلقة".
قبل هذه الغطس العميق ، كانت كاسيني دائمًا خارج الحلقات ، مما يعني أن أي قراءات جاذبية كانت مزيجًا من كتلة زحل وكتلة الحلقات. من خلال الغوص بين الكوكب وحلقاته ، تمكنت كاسيني من فصل جاذبية زحل عن الحلقات ، مما سمح بقياس كتلة الحلقات.
وكما تقول الصحيفة الجديدة ، "البنية الداخلية لزحل ، وعمق رياحه وكتلة وعمر حلقاته يعيقان تكوينه وتطوره." تم إرسال كاسيني إلى زحل ، جزئيًا على الأقل ، لفهم كيف تتناسب جميع هذه العوامل معًا. وتتابع الصحيفة قائلة: "يمكن استخدام قياسات الجاذبية في زحل لتحديد كتلة الحلقات ، التي تتعلق بأعمارهم من خلال طرق المواعدة الديناميكية والتركيبية."
ركزت هذه الورقة ، التي قادها عضو فريق علوم الراديو كاسيني لوتشيانو إيس ، من جامعة سابينزا في روما ، على الحلقات أ ، ب ، و ج فقط.
قال المؤلف الرئيسي لوتشيانو إيس: "فقط من خلال الاقتراب من زحل في مدارات كاسيني النهائية ، تمكنا من جمع القياسات لإجراء الاكتشافات الجديدة". "ومن خلال هذا العمل ، تحقق كاسيني هدفًا أساسيًا لمهمتها: ليس فقط لتحديد كتلة الحلقات ، ولكن لاستخدام المعلومات لتحسين النماذج وتحديد عمر الحلقات."
كيف تخبرنا كتلة حلقات زحل عن أعمارهم؟
يعرف العلماء بالفعل أن هناك صلة بين كتلة حلقات زحل وعمرهم. كلما انخفضت كتلة الحلقات ، كانت أصغر. هذا لأن الحلقات مشرقة ومصنوعة في الغالب من الجليد. على مدى فترة طويلة من الزمن ، كانت ستصبح ملوثة بالحطام والظلام ، مما يشير إلى عمر أكبر. أيضا ، ليكونوا أكبر سنا ، يجب أن يكونوا أكبر بكثير من أجل البقاء لفترة طويلة. لا يمكن أن تكون قديمة ومشرقة. والآن ، بعد أن أصبح لدى العلماء حسابًا أفضل لكتلة الحلقات ، يمكنهم تقدير العمر بدقة أكبر.
هذا التقدير لعمر الحلقات يتعارض مع الدراسات السابقة بناءً على بيانات كاسيني. اقترحت دراسة أجريت عام 2008 أن الخواتم عمرها مليارات السنين. على مر السنين ، قدمت دراسات أخرى حالة مماثلة. ولكن حتى الآن ، لم يكن لدى أي دراسة قياسات الكتلة الدقيقة للعمل معها.
لا تزال مشكلة كيفية تشكل الحلقات قائمة. يضفي الدليل الجديد على الحلقات الصغيرة مصداقية للنظريات التي تكونت من مذنب تضاءل كثيرًا وتمزق بسبب جاذبية زحل - أو من خلال حدث كسر جيلًا سابقًا من الأقمار الجليدية.
"بالنسبة للحلقات الأصغر سنًا ، قد يتطلب الأمر مذنبًا أو قنطور (واحدة من مجموعة من الأجسام الجليدية الصغيرة) ، أو ربما قمرًا يقترب جدًا من زحل. أوضحت ليندا سبيلكر ، عالمة مشروع كاسيني في وكالة ناسا ، في عام 2017 ، أن جاذبية زحل ستفكك هذا الجسم ، ثم تستمر البتات المتبقية لتشكيل حلقات.
كان يُعتقد منذ فترة طويلة أن الحلقات عمرها مليارات السنين ، وتشكلت بعد وقت قصير من زحل. ولكن بينما يعمل العلماء على المشكلة ، وبينما نحصل على بيانات أفضل وأفضل ، فإن هذا الرأي يتراجع. إنها تبدو أكثر وأكثر وكأن شيئًا ما كان قريبًا جدًا من زحل في الماضي القريب وانهار ، وشكل الحلقات.
كم تزن حلقات زحل؟
وفقًا لهذه القياسات الجديدة ، تكون كتلة حلقات زحل (1.54 ± 0.49) × 1019 كجم ، أو حوالي 15.4 سكستليون كجم. لذا فإن الحلقات لها كتلة حوالي نصف كتلة زحل ميماس. فقط لكي يكون لديك شيء مثير للاهتمام لتقوله في حفلة الكوكتيل القادمة.
مصادر:
- ورقة بحثية: قياس تداعيات مجال جاذبية كوكب زحل وكتلته
- بيان صحفي: تظهر بيانات كاسيني من وكالة ناسا حلقات زحل جديدة نسبيًا
- بي بي سي نيوز: كاسيني تلمح في سن مبكرة إلى حلقات زحل
- ويكيبيديا: حلقات زحل
- مجلة الفضاء: حلقات زحل قد تكون بلايين السنين
