Kun je je het zonnestelsel voorstellen zonder de ringen van Saturnus? Kun je je de aarde voorstellen toen de dinosauriërs over de planeet zwierven? Volgens een nieuw artikel zijn de twee mogelijk samengevallen.
Uit gegevens van de Cassini-missie blijkt dat de ringen van Saturnus misschien maar 10 tot 100 miljoen jaar oud zijn. Ze waren er misschien niet tijdens het bewind van de dinosauriërs, en kunnen in feite een vrij moderne ontwikkeling zijn in ons zonnestelsel.
Cassini verzamelde deze gegevens tijdens zijn laatste banen rond Saturnus in 2017, 13 jaar na aankomst bij de gasreus. Toen de brandstof op was, stuurde het Cassini-team het ruimtevaartuig in een reeks van 22 super-nauwe banen tussen Saturnus en zijn ringen, 2600-3900 km (1600-2400 mijl) boven de wolkentoppen. De gegevens van die duiken brachten wetenschappers naar deze nieuwe leeftijdsschatting voor de ringen van Saturnus.
"Alleen door zo dicht bij Saturnus te komen in Cassini's laatste banen, konden we de metingen verzamelen om de nieuwe ontdekkingen te doen."
Studeer hoofdauteur Luciano Iess, Cassini radio science team, Sapienza University of Rome.
In 6 van de 22 gesloten banen bracht Cassini een radioverbinding met de aarde tot stand. Door die link te volgen, konden wetenschappers het zwaartekrachtveld van Saturnus en de massa van zijn ringen bepalen. De nieuwe leeftijdsschattingen zijn gebaseerd op die gegevens en de resultaten zijn gepubliceerd in een paper getiteld 'Meting en implicaties van Saturnus' zwaartekrachtveld en ringmassa '.
Voorafgaand aan deze diepe duiken was Cassini altijd buiten de ringen, wat betekent dat alle gravitatiewaarden combinaties waren van de massa van Saturnus en de massa van de ringen. Door tussen de planeet en zijn ringen te duiken, kon Cassini de zwaartekracht van Saturnus van de ringen scheiden, waardoor de massa van de ringen kon worden gemeten.
Zoals het nieuwe papier zegt: "De inwendige structuur van Saturnus, de diepte van de wind en de massa en ouderdom van de ringen belemmeren de vorming en evolutie ervan." Cassini werd, althans gedeeltelijk, naar Saturnus gestuurd om te begrijpen hoe al deze factoren bij elkaar passen. Het artikel vervolgt: "Zwaartekrachtmetingen bij Saturnus kunnen worden gebruikt om de massa van de ringen te bepalen, die gerelateerd is aan hun leeftijd door dynamische en compositorische dateringsmethoden."
Dit artikel, geleid door Cassini-lid van het radiowetenschapsteam Luciano Iess, van de Sapienza Universiteit van Rome, concentreerde zich alleen op ringen A, B en C. De massa van de andere veel kleinere ringen werd als verwaarloosbaar beschouwd.
"Alleen door zo dicht bij Saturnus te komen in Cassini's laatste banen, konden we de metingen verzamelen om de nieuwe ontdekkingen te doen", zei hoofdauteur Luciano Iess. "En met dit werk vervult Cassini een fundamenteel doel van zijn missie: niet alleen om de massa van de ringen te bepalen, maar om de informatie te gebruiken om modellen te verfijnen en de leeftijd van de ringen te bepalen."
Hoe vertelt de massa van de ringen van Saturnus ons hun leeftijd?
Wetenschappers weten al dat er een verband bestaat tussen de massa van de ringen van Saturnus en hun leeftijd. Hoe lager de massa van de ringen, hoe jonger ze zijn. Dit komt omdat de ringen helder zijn en meestal van ijs zijn gemaakt. Over een lange periode zouden ze vervuild zijn geraakt door puin en donkerder zijn geworden, wat wijst op een hogere leeftijd. Om ouder te zijn, zouden ze ook veel groter moeten zijn om zo lang te overleven. Ze kunnen niet zowel oud als slim zijn. Dus nu wetenschappers de massa van de ringen beter kunnen berekenen, kunnen ze de leeftijd nauwkeuriger schatten.
Deze schatting van de leeftijd van de ringen gaat in tegen eerdere studies op basis van Cassini-gegevens. Een onderzoek uit 2008 suggereerde dat de ringen miljarden jaren oud zijn. In de loop der jaren hebben andere onderzoeken een vergelijkbare zaak gemaakt. Maar tot nu toe had geen enkel onderzoek de nauwkeurige massametingen om mee te werken.
Het probleem van hoe de ringen zijn gevormd, blijft bestaan. Het nieuwe bewijs van jonge ringen bevestigt de theorieën dat ze zijn ontstaan uit een komeet die te dichtbij kwam en door Saturnus 'zwaartekracht werd verscheurd - of door een gebeurtenis die een eerdere generatie ijzige manen heeft verbroken.
'Voor jongere ringen zou een komeet nodig zijn, of een centaur (een van een groep kleine, ijzige voorwerpen), of misschien zelfs een maan die te dicht bij Saturnus komt. De zwaartekracht van Saturnus zou dat object uit elkaar halen en dan zouden de resterende stukjes ringen gaan vormen ', legt Linda Spilker, Nasa's Cassini-projectwetenschapper, in 2017 uit.
Er werd lang gedacht dat de ringen miljarden jaren oud waren en kort na Saturnus werden gevormd. Maar als wetenschappers aan het probleem werken, en naarmate we betere en betere gegevens krijgen, valt die mening weg. Het lijkt er steeds meer op dat iets in het recente verleden te dicht bij Saturnus kwam en uit elkaar viel en de ringen vormde.
Hoeveel wegen de ringen van Saturnus?
Volgens deze nieuwe metingen is de massa van de ringen van Saturnus (1,54 ± 0,49) × 1019 kg, of ongeveer 15,4 sextillion kg. De ringen hebben dus een massa van ongeveer de helft van die van Saturnusmaan Mimas. Zodat je iets interessants te zeggen hebt tijdens je volgende cocktailparty.
Bronnen:
- Onderzoeksartikel: Meting en implicaties van Saturnus 'zwaartekrachtveld en ringmassa
- Persbericht: NASA's Cassini-gegevens tonen de ringen van Saturnus relatief nieuw
- BBC News: Cassini hint op jonge leeftijd voor de ringen van Saturnus
- Wikipedia: Rings of Saturn
- Space Magazine: de ringen van Saturnus kunnen miljarden jaren oud zijn
