Кольца Сатурна не плоские, а похожи на пончик — новое исследование

Частицы колец Сатурна, судя по всему, взмывают гораздо дальше от их плоскости планеты, чем считали ученые. Это позволяет предположить, что кольца больше похожи на гигантский пончик из пыли.

Сами по себе кольца Сатурна очень тонкие: они простираются вширь на десятки тысяч километров, но в толщину составляют всего около 10 метров, что создает поразительный вид планеты при наблюдении с Земли. Однако есть и отклонения от этой формы — например, более рыхлое внешнее кольцо E, которое питается за счет спутника Сатурна Энцелада, извергающего лед из своего подповерхностного океана.

Ученые проанализировали данные с зонда «Кассини», собранные в 2017-м — последнем году миссии, результатами чего поделились в The Planetary Science Journal. Тогда аппарат совершил 20 витков по очень крутым петлям сквозь кольца, начиная путь на расстоянии до трех радиусов Сатурна над его экваториальной плоскостью и ныряя на такую же глубину под нее.

Спектрометр «Кассини» — анализатор космической пыли — обнаружил сотни мельчайших каменных частиц у верхней точки траектории аппарата. Их химический состав соответствует зернам основного кольца с низким содержанием железа.

«Это совершенно особый спектральный тип, который мы больше нигде в системе Сатурна не встречаем. Ближе к плоскости колец вещества гораздо больше, но все равно удивительно, что мы видим эти частицы так далеко — и выше, и ниже плоскости колец», — говорит профессор Франк Постберг из Свободного университета Берлина, один из авторов исследования.

По расчетам ученых, чтобы подняться так высоко — более чем на 100 000 километров от основного кольца, — частицы должны развивать скорости свыше 25 километров в секунду, чтобы преодолеть гравитацию и магнитные силы Сатурна.

По словам Постберга, неясно, какой процесс мог сообщить им такую скорость. Наиболее очевидное объяснение — столкновения мельчайших метеоритов с кольцами, которые разбрасывают частицы, — но этого недостаточно для получения столь быстрых осколков.

Однако, согласно недавнему исследованию, микрометеориты, сталкивающиеся с кольцами Сатурна, могут генерировать температуру, достаточную для испарения породы. Эта работа также предполагает, что кольца Сатурна намного старше, чем считалось ранее. Постберг и его коллеги полагают, что испаренная порода может вылетать из колец со скоростями, гораздо более высокими, чем осколки, а затем конденсироваться на большом удалении от планеты.

Обнаружение пыли так далеко от основного кольца удивительно, считает профессор Франк Шпан из Потсдамского университета — потому что частицы колец очень мелкие и редко сталкиваются, а при столкновениях скорее слипаются, как снежки, нежели разлетаются подобно бильярдным шарам.

Столкновения с микрометеоритами происходят по всей Солнечной системе, поэтому аналогичный процесс может происходить у других планет с кольцами, например, у Урана.

«Если высокоскоростные удары по ледяным кольцам — это универсальное явление, то стоит ожидать похожих пылевых ореолов над и под другими кольцами», — заключает Постберг.