Valószínűleg minden gyerek, aki a Naprendszerrel ismerkedik, a Szaturnuszt jegyzi meg a legkönnyebben a körülötte látható emblematikus gyűrűk miatt. Pedig, mint a bolygó légköre és gyűrűi között huszonkétszer átrepülő Cassini űrszonda adataiból kiderült, a 4,5 milliárd éves gázbolygó életében csak 10-100 millió évvel ezelőtt jelentek meg a gyűrűk. Földi időszámításban ez azt jelenti, hogy talán már voltak dinoszauruszok, amikor a Szaturnusz gyűrűi kialakultak – olvasható a NASA Jet Propulsion Laboratory (JPL) közleményében.

A Cassini méréseiből levonható új tanulságokat a Science folyóiratban csütörtökön megjelent tanulmányban fejtették ki.

A gyűrűk koráról már évek óta vitatkoznak a csillagászok. Többen úgy tartották, hogy egyidősek a bolygóval, és a Naprendszer keletkezéséből maradt törmelékből álltak össze, míg mások úgy vélekedtek, hogy a Neptunuszon kívüli kisbolygóöv, a Kuiper-öv vagy egy üstökös anyagából épültek fel. Voltak azonban arra utaló jelek is, hogy a gyűrűk későbbi jövevények, évekkel annak keletkezése után vették körbe a bolygót.

Hogy megtudják, hány évvel később, ahhoz a kutatóknak meg kellett mérniük a gyűrűk tömegét. A Cassini afféle hattyúdalként küldetése végén, 2017-ben repült olyan közel a Szaturnuszhoz, hogy műszerei képesek voltak pontosan megmérni a gyűrűkben található anyagok mennyiségét. A gravitációs mezőbe kerülve a Cassini a bolygó és a gyűrűk vonzását is megtapasztalhatta, miközben a NASA és az Európai Űrügynökség (ESA) földi antennáiról kiküldött rádiójelek segítségével a kutatók adatokat szereztek a távoli szonda sebességéről és gyorsulásáról.

A gyorsulásból a Cassinire ható gravitáció erejét számolták ki, abból pedig már csak egy lépés volt meghatározni a bolygó és a gyűrűk tömegét. A gyűrűket felépítő anyagok tömege mintegy 40 százalékát teszi ki a Szaturnusz Mimas nevű, 400 kilométer átmérőjű holdjáénak, míg a bolygó szilárd magjának tömege mintegy 15-18-szorosa a Földének.

Ezeknek a tömegadatoknak az ismerete tette lehetővé a kutatók számára, hogy meghatározzák a gyűrűk keletkezésének idejét, mivel korábbi tudományos kutatások már megállapították, hogy a gyűrűk tömege és kora között összefüggés van. Az alacsonyabb tömeg későbbi keletkezésre utal, mert a gyűrűk, amelyek fényesek és nagyrészt jégből épülnek fel, csillagközi törmelékkel piszkolódtak volna be, ha erre több száz-, esetleg ezermillió év állt volna rendelkezésükre. A pontosabb tömegbecslés által vált tehát lehetségessé a gyűrűk korának meghatározása.

Az a kérdés azonban még válaszra vár, hogyan keletkeztek a Szaturnusz ékességei. Az új bizonyíték a gyűrűk koráról két keletkezési teóriát tesz valószínűbbé: az egyik szerint egy kóbor üstökös került túl közel a bolygóhoz, ahol aztán a gravitációs mező ízekre szedte. A másik azzal számol, hogy jeges holdak egy korábbi generációja esett szét valamilyen űrbeli esemény hatására.

Új felfedezések a légkörről

Amikor a bolygó tömegét mérték, a kutatóknak számításba kellett venniük a Szaturnusz légkörében mozgó áramlásokat is., és erről is született egy merőben új felfedezés. Az már ismert tény volt, hogy a felszín környékén a légkör gyorsabban forog a bolygó körül, mint a belsőbb gázrétegek és a mag, amit valahogy úgy kell elképzelni, mint ha egymásba helyezett hengerek különböző sebességgel forognának. A bolygó belseje felé haladva a rétegek egymással egyre nagyobb, majd teljes szinkronban forognak – így viselkedik például a Jupiter légköre is.

Most az is kiderült, hogy a Szaturnusz légkörében háromszor mélyebben következik be ez az összehangolódás, mint a Jupiternél: legalább 9000 kilométert kell ehhez a bolygó belseje felé utazni, amely távolság a Jupiter sugarának 15 százalékát teszi ki.

A mélyben kavargó rétegek léte meglepő, új felfedezés a bolygó szerkezetéről – mondta Linda Spilker, a NASA JPL munkatársa, aki szerint „a kérdés csupán az, mi váltja ki, hogy a légkör gyorsabban forgó része olyan mélyre nyúlik, és mit árul el mindez a Szaturnusz belsejéről.”

A Cassini húszéves útja 2017. szeptemberben ért véget: amikor már elfogyott az üzemanyag, a szonda az előzetes terveknek megfelelően becsapódott a Szaturnusz légkörébe. Az űrszonda rádiós csapatához tartozó Luciano Iess, a tanulmány vezető szerzője úgy fogalmazott: azzal, hogy sikerült kiszámolni nem csak a gyűrűk tömegét, de hozzávetőleges keletkezési idejüket is, a sokattűrt Cassini „teljesítette küldetésének alapvető célját”.

A Cassini forradalmi felfedezéseinek első adagját korábban csillagász szerzőnk ismertette:

További kapcsolódó cikkek: