Странные возмущения, наблюдаемые в кольцах Сатурна и Юпитера, были вызваны кометами, считают ученые.
Эти возмущения напоминают рябь на поверхности рифленого металла. Исследователи считают, что причиной их появления в кольцах Юпитера стало гравитационное воздействие кометы Шумейкер-Леви-9, которая упала на Юпитер в 1994 году.
Группа исследователей проанализировала изображения колец Юпитера, полученные в 1996 и 2000 годах с помощью космического зонда "Галилей", а также с аппарата New Horizons в 2007 году. Они также изучали изображения колец Сатурна, сделанные зондом "Кассини" в 2009 году.
Наблюдавшиеся чередования темных и светлых полос в кольце "С" Сатурна простираются на тысячи километров. Сходное явление наблюдалось в менее ярком кольце "D". Два отдельных спиральных возмущения были одновременно обнаружены в кольцах Юпитера.
Исследователи считают, что эти возмущения были вызваны обломками кометы, которые столкнулись с кольцами и вызвали их наклон.
"Этот кометный материал прошел сквозь кольца и вызвал небольшое смещение их угла по отношению к экваториальной плоскости планеты, а затем отклонился и сформировал спиралевидное возмущение", - говорит доктор Мэтью Хедман, сотрудник Корнельского университета в США.
Со временем эта спираль закручивается все плотнее по мере того, как гравитация планеты возвращает кольца в состояние равновесия. Однако на завершение этого процесса могут уйти десятилетия.
Прогнозы падений
Группа исследователей разработала математические модели этих процессов, которые позволили определить дату столкновения кометы с кольцами. В случае Сатурна они пришли к 1983 году, однако в то время таких комет не наблюдалось.
Падение кометы Шумейкер-Леви-9 на Юпитер стало астрономическим событием 1994 года
В случае Юпитера анализ показал возможность сразу двух таких столкновений. При ретроспективном анализе процессов, вызвавших появление одного из спиралевидных возмущений, исследователи пришли к дате 1994 года, как раз когда произошло падение кометы Шумейкер-Леви-9 на поверхность Юпитера.
Вторая спираль при анализе привела исследователей к дате 1990 года, когда, как считают астрономы, остатки кометного материала от предыдущего сближения той же кометы могли взаимодействовать с материалом колец.
Профессор Алан Фитцсиммонс, занимающийся наблюдением комет в университете Белфаста в Северной Ирландии, считает, что эти результаты показывают, чего можно достичь с помощью космических аппаратов, изучающих внешние планеты Солнечной системы.
По его словам, притяжение планет-гигантов типа Сатурна, Юпитера, Урана и Нептуна оказывается достаточной для разрушения хрупкого материала, из которого состоят кометы. В результате возникают огромные поля кометных обломков, которые и вызывают возмущения в системах колец.
Притяжение газовых гигантов или приливные силы могут приводить даже к разрушению астероидов, однако это явление наблюдается чаще в окрестностях Юпитера и пояса астероидов.
По мнению Фитцсиммонса, опубликованные в журнале Science результаты наблюдений американских астрономов дают исследователям "способность прогнозировать частоту падения небесных объектов на планеты-гиганты".
http://science.compulenta.ru
Воспользовавшись данными аппаратов «Галилео», «Кассини» и New Horizons, учёные установили время и наиболее вероятные причины появления «волн» в кольцах газовых гигантов Солнечной системы.
| Сверху показан снимок кольца Юпитера, сделанный «Галилео» в ноябре 1996 года. В центре расположен модифицированный вариант фотографии, на котором выделяются «волны», а снизу дана модель кольца. (Иллюстрация НАСА / JPL-Caltech / SETI.) |
Результаты исследований, выполненных американскими астрофизиками, изложены в двух статьях, которые будут опубликованы в журнале Science. Первая из них посвящена Юпитеру, вторая — кольцу С Сатурна.
Первые фотографии Юпитера, демонстрировавшие следы некоего внешнего воздействия на материал его кольца, «Галилео» сделал в 1996-м и 2000-м. К сожалению, снимки были не слишком чёткими.
«Кассини», подошедший к Сатурну в 2004 году, начал передавать более детальные изображения, и четыре года назад специалисты отметили неровность поверхности кольца D планеты. Моделирование показало, что «волны» появляются естественным путём под действием гравитации Сатурна в том случае, если кольцо серьёзно деформируется и отходит от начального положения. Со временем (см. видео ниже) исходное сильное возмущение преобразуется в периодическую волнистую структуру, причём расстояние между соседними «гребнями» постепенно уменьшается. Эта временнáя зависимость позволила вычислить, что кольцо было выведено из стабильного состояния в конце 1983-го.
В августе позапрошлого года излучение Солнца проходило вдоль поверхности колец Сатурна. Уникальные условия освещения дали возможность обнаружить светлые и тёмные полосы в кольце С, границы которого лежат в 74 и 92 тысячах километров от центра планеты. «Примерно так же выглядела бы крыша, покрытая волнистым шифером и подсвечиваемая сбоку», — говорит сотрудник Корнеллского университета Мэтью Хедман (Matthew Hedman), принимавший участие в обоих исследованиях.
Следовательно, то, что произошло в 1983 году, должно было затронуть область очень большого размера, охватывающую кольца С и D. В то время, к несчастью, никакие зонды Сатурн не посещали, а астрономы в принципе не могли ничего заметить, поскольку планета была скрыта от наземных телескопов.
Чтобы прояснить ситуацию, учёные вернулись к забытым снимкам Юпитера. Предположив, что природа явлений на газовых гигантах одинакова, и проведя аналогичные расчёты, они выяснили, что кольцо этой планеты было деформировано летом или осенью 1994 года и в 1990 году. Тогда всё встало на свои места: как известно, в июле 1994-го в Юпитер врезались фрагменты кометы Шумейкеров — Леви, ядро которой имело подходящий — соответствующий объёму вещества, необходимому для того, чтобы вывести кольцо из равновесия, — оценочный размер. Фотографии, сделанные New Horizons в 2007-м и сохранившие малозаметные следы прошлых событий, подтвердили догадки исследователей; кроме того, на этих относительно свежих снимках были отмечены признаки ещё двух столкновений, случившихся в 2001-м и 2003-м.
Сатурн, по мнению авторов, тоже должен был встретиться с кометой. Налетающий объект, видимо, представлял собой облако осколков общей массой в 1011–1013 кг, вследствие чего столкновение повлияло сразу на два кольца планеты.
Появление и эволюция «волн» в кольце:
Три стадии эволюции «волн» (иллюстрация НАСА / JPL / Space Science Institute).