Кольца Сатурна давно стали визитной карточкой всей Солнечной системы — трудно найти более узнаваемый космический объект. Но эта грандиозная структура, состоящая из бесчисленного множества частиц льда и небольшого количества каменистых обломков, вовсе не статична. Она постепенно разрушается, падая в атмосферу планеты.
Как ученые выявили исчезновение колец
Первые серьезные подозрения о том, что кольца не вечны, появились благодаря данным аппарата NASA «Вояджер-2», который максимально сблизился с Сатурном 26 августа 1981 года. В верхних слоях атмосферы планеты приборы зафиксировали избыток водяного пара, который мог появиться только из ледяных частиц, падающих с колец. Сами кольца более чем на 90% состоят из водяного льда.
Позже миссия NASA «Кассини» подтвердила этот процесс напрямую, зафиксировав потоки ледяных частиц, падающих с колец в атмосферу.
Механизмы разрушения колец
Явление, приводящее к постепенному исчезновению колец, получило название «кольцевой дождь» (англ. ring rain). Суть процесса такова: мельчайшие частицы льда, из которых состоят кольца, находятся под постоянным воздействием ультрафиолетового излучения Солнца и непрерывно бомбардируются микрометеоритами. Из-за этого часть частиц приобретает электрический заряд.
Заряженные ледяные частицы становятся чувствительны к магнитному полю Сатурна, которое буквально «стряхивает» их с орбиты, увлекая вдоль силовых линий прямо в атмосферу планеты. Попадая туда, лед испаряется, и вода включается в атмосферную циркуляцию.
По оценкам, основанным на данных «Кассини» и опубликованным исследовательской группой под руководством Джеймса О’Донохью в 2018 году, кольца теряют от 400 до 2 800 килограммов льда в секунду.
Однако «кольцевой дождь» — не единственный механизм разрушения колец. Финальные пролеты «Кассини» между планетой и кольцами выявили еще один мощный процесс: гравитационный сброс вещества из внутреннего кольца D на экватор Сатурна. С учетом этого прямого падения общие потери массы достигают колоссальных 10 тонн в секунду.
Сколько лет осталось кольцам
С учетом всех известных механизмов потери вещества — «кольцевого дождя», гравитационного сброса из внутренних областей и рассеивания при столкновениях частиц — исследователи считают, что кольца Сатурна могут полностью исчезнуть в течение следующих 100 миллионов лет. По астрономическим меркам это скромный срок. Сатурн существует уже около 4,5 миллиарда лет, а значит, кольца представляют собой весьма временное явление в истории планеты.
Молоды ли кольца сами по себе?
Этот вопрос долго оставался предметом дискуссий. Данные, собранные «Кассини», позволили точнее оценить массу колец — она оказалась значительно меньше, чем предполагалось ранее. Учитывая относительно небольшую массу и наблюдаемую скорость разрушения, многие исследователи теперь склоняются к тому, что кольца сформировались 100–200 миллионов лет назад, примерно в эпоху динозавров на Земле.
Одна из гипотез связывает их появление с разрушением предполагаемого ледяного спутника Кризалис, который подошел слишком близко к Сатурну и был разорван приливными силами либо столкнулся с другим телом.
Что произойдет после исчезновения
Когда кольца окончательно рассеются, Сатурн не перестанет быть газовым гигантом с богатой системой спутников, но он лишится главной особенности, сделавшей его самой узнаваемой планетой ночного неба.
Человечество, получив технологии для детального изучения этого чуда, застало его именно в тот сравнительно короткий по космическим меркам период, когда кольца еще существуют и хорошо видны. Нам, можно сказать, повезло оказаться современниками этого зрелища.
Читайте также: Почему у Сатурна больше спутников, чем у Юпитера?
