מדוע לסטורן יש טבעות סביבו?

שבתאיהטבעות הבולטות הופכות את זה לאחד החפצים היפים ביותר עבור כוכבי כוכבים לבחור בשמי. מערכת הטבעת המפוארת נראית אפילו דרך טלסקופ קטן, אם כי לא בפרטי פרטים רבים. הנופים הטובים ביותר הגיעו מחלליות, כמו הוויאג'רס, ומשימות קסיני. ממפגשים קרובים אלה צברו מדעני פלנטה מידע רב המסייע בהארת מקורם, תנועותיהם והתפתחותם של הטבעות של שבתאי.

Takeaways מפתח

באמצעות טלסקופ הטבעות של סטורן כמעט נראות יציבות. כמה אסטרונומים מוקדמים, כמו ז'אן-דומיניק קאסיני, הצליחו לזהות איך נראה "פערים" או שבירות בטבעות. הגדול שבהם נקרא על שם האסטרונום הידוע, אוגדת קאסיני. בתחילה, אנשים חשבו שההפסקות היו אזורים ריקים, אך גם נופי החללית של המאה העשרים הראו שהם מתמלאים בחומר.

ישנם שישה אזורי טבעת מרכזיים. העיקריים שבהם הם טבעות A, B ו- C. האחרים, D (זה הכי קרוב), E, ​​F ו- G הרבה יותר חלשים. מפת הטבעות מציגה אותם בסדר הבא, שמתחילים ממש מעל פני שבתאי ומתקדמים החוצה: D, C, B, Division Cassini, A, F, G ו- E (הרחוק ביותר). יש גם טבעת מה שמכונה "פיבי" שנמצאת באותו מרחק לזה של ירח פיבי. הטבעות נקראות לפי האלף-בית לפי הסדר בו התגלו.

הטבעות רחבות ודקות, כאשר הרוחב הרחב ביותר נמשך עד 282,000 ק"מ (175,000 מיילים) מכוכב הלכת, אך ברוב המקומות עובי כמה עשרות מטרים בלבד. יש במערכת אלפי טבעות, שכל אחת מהן מורכבת ממיליארדי פיסות קרח שמקיפות את כדור הארץ. חלקיקי הטבעת עשויים ברובם טהורים מאוד מים קרח. רוב היצירות קטנות למדי, אך חלקן בגודל של הרים או אפילו ערים קטנות. אנו יכולים לראות אותם מכדור הארץ מכיוון שהם בהירים ומשקפים הרבה אור שמש.

חלקיקי הטבעת מוחזקים על ידי אינטראקציות כבידה זה עם זה ועם ירחים קטנים המוטבעים בטבעות. "לווייני הרועים" האלה רוכבים על עדר על חלקיקי הטבעת.

למרות שמדענים תמיד ידעו שלסטורן יש טבעות, הם לא יודעים כמה זמן הטבעות היו קיימות ומתי הם קמו. יש שתי תיאוריות עיקריות.

במשך שנים רבות הניחו המדענים כי כוכב הלכת וטבעותיו נוצרו בתחילת ההיסטוריה של העולם מערכת השמש. הם האמינו שהטבעות נוצרו מחומרים קיימים: חלקיקי אבק, אסטרואידים סלעיים, שביטים וסלעי קרח גדולים.

תיאוריה זו נמשכה עד לחקירות החלליות הראשונות שביצעו משימות הוויאג'ר החל משנת 1981. תמונות ונתונים הראו שינויים בטבעות, אפילו לאורך תקופות זמן קצרות. משימת קאסיני סיפקה מידע נוסף שמדענים עדיין מנתחים, ומצביעה על כך שחלקיקי הטבעת הולכים לאיבוד במהלך תקופות זמן קצרות. רמז נוסף לגבי גיל הטבעות מגיע מאיפור הקרח המים-טהור מאוד של החלקיקים. מדענים טוענים שהמשמעות היא שהטבעות צעירות בהרבה בהשוואה לסטורן. חלקיקי קרח ישנים יותר יוחשכו על ידי אבק לאורך זמן. אם זה נכון, יתכן כי הטבעות שאנו רואים כעת אינן מתוארכות למוצאו של שבתאי.

לחלופין, ייתכן שמערכת הטבעת הנוכחית נוצרה כאשר ירח בגודל מימאס סטה קרוב מדי לסטורן לפני כ -200 מיליון שנה והתפרק, בגלל עצומה של שבתאי כוח משיכה. החלקים שהתקבלו אז היו נופלים למסלול סביב שבתאי, ויוצרים את הטבעות שאנו רואים היום. יתכן שתרחיש פירוק הירח הזה שיחק פעמים רבות לאורך אורך החיים של 4.5 מיליארד שנה של כדור הארץ. הטבעות שאנו רואים היום הן רק הסט האחרון ביותר, על פי תיאוריה זו.

יתכן גם שעולם מוקדם מאוד "דמוי טיטאן" יכול היה להיות מעורב ביצירת הטבעות, ויוצר מערכת גדולה ומסיבית בהרבה מאלה שנראו כיום.

האם ידעת?

לא משנה איך נוצרו, הטבעות של סטורן ממשיכות להשתנות עם הזמן, וצוברות חומר כאשר חפצים קטנים יותר נודדים קרוב מדי. מבוסס על נתונים שנאספו במהלך ה- משימת קאסינימדענים חושבים שהטבעות מושכות אבק בין פלנטרי, המסייע לחדש חומרים שאבדו לאורך זמן. הפעילות בתוך הטבעות על ידי הירחים הרועים גורמת גם לשינויים בטבעות.

למדענים יש מספר תיאוריות כיצד הטבעות הנוכחיות עשויות להתפוגג, אך הרוב מסכימים כי ככל הנראה לא יחזיקו מעמד זמן רב. טבעות חדשות ייווצרו רק אם משהו יתקרב מספיק כדי להתפרק. חלקיקים קטנים אחרים, בעודם מועברים על ידי הירחים הסמוכים, עשויים להתפשט לחלל ולאבד את המערכת. כאשר הירחים עצמם נודדים החוצה, חלקיקי הטבעת שהם "עדרים" יתפשטו.

חלקיקים יכולים "לגשם" לשבתאי, או להתפוגג לחלל. בנוסף, הפצצה על ידי והתנגשות עם מטאורואידים יכול להפיל חלקיקים מהמסלול. עם הזמן פעולות אלה עלולות לגרום לטבעות לאבד המסה ולבסוף להיעלם לחלוטין. נתוני קאסיני מצביעים על הרעיון שהטבעות הנוכחיות עשויות להיות בנות כמה מאות מיליון שנה לכל היותר. הם עשויים להימשך עוד מאה מיליון שנה לפני שהם מתפוגגים לחלל או לכוכב הלכת. המשמעות היא שהטבעות של סטורן הן חלשות חלופות בהשוואה לכוכב הלכת עצמו, ושהכוכב יכול היה לקבל מערכות טבעות רבות ככל שעולמות קטנים יותר נדדו קרוב מדי לאורך חייו של שבתאי.

דבר אחד המדענים כן מסכימים עליו - זמן פירושו דברים שונים לאורך חייו של כוכב לכת, ונוכל להעריך את הטבעות המהממות של סטורן במשך אלפי שנים רבות יותר.

גרוסמן, ליסה. "הטבעות של שבתאי יכולות להיות ירושות מגורדות." חדשות מדע לסטודנטים, 24 בינואר 2018.

"כמה טבעות הטבעות של סטורן?" דלפק עזר, Hubblesite.

"שבתאי." נאס"א, 25 באפריל, 2019.

סטיגרוולד, ביל. "מחקר של נאס"א מגלה ששבתאי מאבדת את טבעותיה בשיעור 'הגרוע ביותר במקרה'." ננסי ג'ונס, נאס"א, 17 בדצמבר 2018, גרינבלט, מרילנד.