Кольца Сатурна могут быть намного старше, чем считалось ранее, и могли образоваться примерно в то же время, что и планета, согласно моделированию. Но не все астрономы убеждены, и исследователь, который был частью команды, рассчитавшей, что кольца Сатурна относительно молодые, утверждает, что новая работа не меняет их выводы.
На протяжении большей части 20-го века ученые предполагали, что кольца Сатурна сформировались вместе с планетой, около 4,5 миллиардов лет назад. Но когда космический аппарат НАСА «Кассини» посетил Сатурн в 2004 году, он обнаружил, что кольца выглядят на удивление свободными от загрязнений от небольших космических камней, известных как космическая пыль. Этот первозданный вид указывал на то, что они были намного моложе, и по оценкам на 2023 год их возраст составлял от 100 до 400 миллионов лет .
Теперь Рюки Хёдо из Института космических и астронавтических наук в Японии и его коллеги подсчитали, что кольца Сатурна должны быть гораздо более устойчивы к загрязнению космической пылью, чем считалось ранее, поэтому могут сохранять чистый вид в течение длительного времени. Хёдо и его команда не вычислили новый возраст колец, но предполагают, что они могут быть такими же старыми, как и сама планета, как раньше считали астрономы.
Хиодо и его коллеги сначала смоделировали, как высокоскоростная космическая пыль, ускоренная гравитацией Сатурна, будет врезаться в кольца. Они обнаружили, что столкновение создаст такие экстремальные температуры, что ударяющаяся пыль должна будет испариться. Этот пар, распространившись в облаке, затем конденсируется в заряженные наночастицы, похожие на частицы, которые наблюдал Кассини.
Затем исследователи смоделировали, как эти частицы будут двигаться через магнитное поле Сатурна, и обнаружили, что лишь небольшая часть осядет на кольцах, а большая часть будет втянута в атмосферу Сатурна или выброшена обратно в космос. «Эффективность аккреции кольцами Сатурна составляет всего несколько процентов, что намного, намного меньше, чем предполагалось ранее», — говорит Хиодо. Это может расширить предыдущие оценки возраста колец на сотни миллионов или миллиарды лет, говорит он.
Саша Кемпф из Университета Колорадо в Боулдере, член команды, которая вычислила более раннюю, гораздо более молодую оценку возраста колец Сатурна, говорит, что он и его коллеги использовали более сложный метод, чем просто эффективность загрязнения колец, учитывая, сколько времени требуется материалу, чтобы достичь колец и исчезнуть. Значение, рассчитанное Хиодо и его коллегами, не должно изменить общие выводы о возрасте, говорит Кемпф. «Мы почти уверены, что это на самом деле не говорит нам, что нам нужно вернуться к чертежной доске».
Но Хиодо утверждает, что более низкая эффективность загрязнения должна кардинально изменить возраст. «Они предполагали 10-процентную эффективность, мы сообщили об 1 проценте. Вы видите из уравнения, что это становится 1000 миллионов лет или миллиард лет».
Кемпф также говорит, что новые симуляции предполагают, что кольца Сатурна состоят из твердых ледяных частиц, тогда как кольца на самом деле состоят из более мягких частиц гораздо большего размера, чем моделируется в исследовании. «Если вы стреляете частицами в эти довольно сложные, более мягкие структуры, результат таких столкновений будет совсем другим», — говорит он.
Хёдо утверждает, что это предположение является стандартным для многих подобных исследований. «Никто не знает, каков эффект разного льда», — говорит Хёдо. «Это может еще больше снизить эффективность, а может и нет».
Лотфи Бен-Джаффель из Парижского института астрофизики во Франции, который не участвовал ни в одной из попыток оценки возраста, говорит, что новая работа предполагает, что кольца не так молоды, как утверждалось в последние годы. «Это представляет собой позитивный шаг к недостающим усилиям по моделированию, необходимым для надлежащего решения фундаментальной проблемы формирования и эволюции планетарной кольцевой системы», — говорит он.
Однако Хёдо и его команде все еще необходимо усовершенствовать свое моделирование, чтобы лучше оценить загрязнение колец и точнее определить их возраст, говорит он.
