Így árulják el a Szaturnusz gyűrűi a bolygó múltjának részleteit

3078

Távolról nyugodtnak és mozdulatlannak látszik, de a hatalmas Szaturnusz finoman pulzál és rezeg – ezek a rezgések pedig a bolygó múltjáról árulkodó mintázatot hoznak létre a bolygó gyűrűrendszerében.

A Szaturnusz híres gyűrűi a Cassini űrszonda részletgazdag felvételén. (Forrás: NASA / JPL-Caltech / Space Science Institute)

Ahogy a Cassini űrszonda pályára állt a Szaturnusz körül, megfigyelte a bolygó jeges gyűrűin áthaladó csillagfényeket is. A villódzó csillagfény sűrűséghullámokat, nagy és kis sűrűségű anyagsávokat fedett fel a gyűrűkben. Ezek a sűrűséghullámok nemcsak arról árulkodnak, hogy mi történik a gyűrűkben, de arról is, hogy milyen mozgások vannak a Szaturnusz felszínén.

A Cassini űrszonda közeli felvételén jól látszanak a spirális sűrűséghullámok sötét és világos sávjai. (Forrás: NASA / JPL-Caltech / Space Science Institute)

Yanqin Wu (University of Toronto, Canada) és Yoram Lithwick (Northwestern University) összevetette a megfigyeléseket és az elméleteket a Szaturnusz felszíni rezgéseinek elemzéséhez. Megállapították, hogy a rezgéseket nagy valószínűséggel kis égitestek becsapódásai okozzák, a légáramlatok és a légköri viharok kisebb szerepet játszanak a kialakulásukban. A Szaturnusz minden egyes becsapódás hatására „megcsendült”, mint egy harang, a „csengés” mértéke pedig attól függ, hogy milyen kemény ütéseket kapott és hányszor, illetve milyen régen történtek ezek az események, és egy adott esemény után milyen gyorsan halt el a rezgés.

A Cassini megfigyeléseiből származó (fekete négyzetek) és az elméleti (színes körök) rezgésmódusok az energia függvényében. A becsapódáselmélet a magasabb frekvenciájú felharmonikusoknál állja meg a helyét, a jobb oldali mezőben ábrázolt alternatív elméletek azonban jobban illeszkednek az alacsony értékekre is. (Forrás: Wu & Lithwick 2019 )

A Szaturnusz rezgéseinek erőssége csökken, ahogy a gyűrűk sűrűséghullámai elvezetik az energiát. Ez a folyamat akár 20 millió évig is tarthat. Figyelembe véve a várt frekvenciákat és a lehetséges becsapódások erejét, a kutatók azt találták, hogy a távoli múlt becsapódásai elég energiát adhattak ahhoz, hogy a gyűrűk a ma látható formájukba rendeződjenek – csak néhány rezgési módus nem stimmel.

A kutatók több lehetőséget megvizsgáltak, hogy megmagyarázzák az eltérést. Lehet, hogy a Szaturnusz az elmúlt 40 ezer évben átélt egy olyan becsapódást, amire egymillió évente csak egyszer van esély. Az is lehetséges, hogy néhány rezgési módus gyorsabban halt el, mint a többi, vagy az energia átadódott a rezgési módusok között.

Egy másik lehetőség, hogy a hiányzó rezgési módusokat nem becsapódások gerjesztik, hanem egy sokkal izgalmasabb jelenség: a sziklaviharok. Ezek a hatalmas viharok mélyen, a Szaturnusz belsejében kezdődhetnek, ahol a gáznyomás nagyjából tízezerszer nagyobb, mint a Föld felszínén. Mivel még mindig nem igazolt a létezésük, a kutatók elismerik, hogy ezt az elméletet egyelőre sem bizonyítani, sem elvetni nem lehet.

Egy 150 kilométeres égitest két lehetséges becsapódásának szimulációja: balra a gravitációs momentumok, jobbra pedig a radiális sebesség alapján. (Forrás: Wu & Lithwick 2019)

Vajon a rezgések tanulmányozásával más bolygók esetében is megtudhatunk valamit az azokat ért becsapódásokról? Mivel a Jupiternek nincs kiterjedt gyűrűrendszere, ami csillapíthatná őket, minden becsapódás-eredetű rezgés jóval tovább tart rajta – akár több milliárd évig is – ezeket pedig észrevehetjük.

Wu és Lithwick megbecsülte, hogyan reagálna a Jupiter egy 150 kilométeres égitest becsapódására. Arra jutottak, hogy a becsapódás olyan változásokat idézne elő a bolygó gravitációs terében és felszíni sebességeloszlásában, amiket a Juno űrszonda, sőt a földi spektroszkópiai műszerek is észlelhetnének. A Szaturnusz és a Jupiter rezgéseinek további vizsgálatával talán betekinthetünk az óriásbolygók múltjába.

Forrás: Sky & Telescope

Hozzászólás

hozzászólás