Jupitera gredzenu sistēma: atklāšana, uzbūve un izcelsme

Jupitera gredzenu sistēma: atklāšana, uzbūve un izcelsme — uzzini, kā Voyager, Galileo un Hubble atklāja plānos, putekļainos gredzenus un to mēnešu izcelsmi.

Jupitera gredzeni ir vairāki gredzeni, kas riņķo ap Jupitera planētu. Tas bija trešais Saules sistēmā atklātais gredzenu komplekts pēc gredzeniem, kas atrodami ap Saturnu un Urānu. No Zemes šos gredzenus ir ļoti grūti saskatīt, un tiem ir nepieciešami visjaudīgākie teleskopi. Tie tika atklāti tikai 1979. gadā, kad planētu apmeklēja kosmiskā zonde Voyager 1. Galileo kosmiskā zonde veica plašākus pētījumus 90. gados. Nesen informāciju sniedza Hūbla kosmiskais teleskops un lielie Zemes teleskopi.

Gredzenu sistēma ir blāva, un to veido galvenokārt putekļi. Tai ir četras galvenās daļas: biezs iekšējais gredzens, ko dēvē par "aureo" gredzenu, spilgts, bet ļoti plāns "galvenais" gredzens un divi ārējie, platie, vājie "putekļu" gredzeni. Šie putekļu gredzeni ir veidoti no putekļiem, kas nāk no Amaltesas un Tēbes mēness, un ir nosaukti to vārdā. Tos sauc par gossamer gredzeniem, jo tie ir caurspīdīgi jeb "caurredzami".

Atklāšana un vēlākie novērojumi

Voyager 1 1979. gada novērojumi pirmo reizi apstiprināja, ka arī Jupiters ir aprīkots ar gredzenu sistēmu. Pēc tam Galileo 90. gados veica detalizētākus mērījumus, kas sniedza informāciju par gredzenu struktūru un putekļu izmēriem. Vēlāk kosmiskās zondes Cassini un New Horizons, kas pagāja pie Jupitera, veica papildu fotometriskus un fotogrāfiskus novērojumus. Arī mūsdienu instrumenti — Hūbla, lielie Zemes teleskopi un Juno attēlu kameras — dod papildus datus par gredzenu spožumu, formas niansēm un izmaiņām laika gaitā.

Gredzenu uzbūve un sastāvs

• Galvenais gredzens — plāns, relatīvi spilgts gredzens, kas atrodas tuvu Jupitera ekvatoriālajai plaknei. To veido galvenokārt sīkāki putekļi un daļiņas, iespējams, arī mazas akmeņainas daļas.
• Halo (iekšējais "aureo") gredzens — biezāks, vertikāli paplašināts putekļu toruss, kas stiepjas iekšpus galvenā gredzena. Šis reģions satur ļoti sīkas, elektriski lādētas daļiņas, kuras ietekmē Jupitera magnētiskā lauka spēki.
• Gossamer gredzeni — divi platie, ļoti vāji redzami putekļu gredzeni, ko piegādā Amalthea un Thebe. Tie ir ļoti plati, taču ar mazu optisko biezumu un sastāv galvenokārt no mikrometra izmēra graudiem.

Gredzenu daļiņu izmēri parasti ir ļoti mazi — no dažu mikrometru līdz dažiem desmitiem mikrometru. Lielākas cietas ķermeņa daļiņas (mētiskās izmēra vai mazākas klintis) pastāv, taču dominē smalka putekļa masa. Materiāls ir galvenokārt klintains (silikāti), bieži tumšs un ar zemu albedo, tāpēc gredzeni izskatās blāvi.

Gredzenu izcelsme un uzturēšanās mehānismi

Galvenais materiāla avots ir smagas mikrometeoroīdu sadursmes ar tuvējām nelielajām Mēnessgabalām — Metis, Adrastea, Amalthea un Thebe. Mikrometeoroīdu triecieni izsviļ putekļus no mēness virsmām, kuri pēc tam sadalās un veido gredzenu materiālu. Tādējādi gredzeni pastāvīgi tiek atjaunoti, jo putekļi ilgtermiņā tiek izkliedēti vai iekrīt atmosfērā.

Fiziskas procesi, kas ietekmē putekļus:

• Poyntinga–Robertsona drags un radiācijas spiediens, kas pakāpeniski virza smalkos graudus iekšup pret planētu.
• Elektromagnētiskās spēks, kas darbojas uz elektriski lādētām daļiņām un var izraisīt vertikālu izkliedi — tas daļēji veido halo struktūru.
• Saskare ar daļiņu straumēm un magnētiskajām lauka variācijām, kas var radīt īslaicīgas struktūras vai saplūdus gredzenu materiālā.

Dinamika un mijiedarbība ar mēness

Tuvie iekšējie mēneši Metis un Adrastea atrodas gredzenu reģionā un tieši baro galveno gredzenu ar materiālu. Amalthea un Thebe piegādā materiālu gossamer gredzeniem, kuru radiuss un platums atbilst šo mēnešu orbītām. Mēness gravitācija arī rada nelielas perturbācijas, kas var koncentrēt putekļus atsevišķās joslās vai izraisīt īslaicīgas klumpas.

Kāpēc Jupitera gredzeni ir grūti novērot?

Gredzenu optiskā biezuma un albeda kombinācija padara tos ļoti vājus — tie atstaro ļoti maz saules gaismas. Turklāt smalkie putekļi vairāk difūzi izkliedē gaismu un parāda spēcīgu uz priekšu virzītu izkliedi, kas nozīmē, ka tie vislabāk redzami, kad novērojums tiek veikts "aizgaismā" (planēta starp novērotāju un Sauli). Tāpēc novērojumiem nepieciešami spēcīgi instrumenti vai īpaši apstākļi (piemēram, orbīta vai zondes fotogrāfijas ar saules gaismu no aizmugures).

Zinātniskā nozīme un nākotnes pētījumi

Jupitera gredzeni ir labs laboratorijas piemērs, lai pētītu putekļu dinamikas procesus, sadursmes, materiālu apmaiņu starp mēness un šķiedru/plānā gredzena sistēmas uzturēšanos. Salīdzinot Jupitera gredzenus ar Saturnu vai Urānu gredzeniem, pētnieki var labāk saprast, kā dažādas vides (magnētiskā lauka stiprums, putekļu avoti, gravitācijas ietekme) veido un ietekmē gredzenu īpašības.

Nākotnē nepieciešami jauni novērojumi ar lielāku jutību pie dažādiem viļņu garumiem, kā arī papildu zondes, kas varētu veikt tuvus pārlidojumus gredzenu reģionos. Tādi mērījumi palīdzētu precīzāk noteikt daļiņu izmēru sadalījumu, ķīmisko sastāvu un īslaicīgu fenomenu rašanos gredzeņos.

Jautājumi un atbildes

J: Kas ir Jupitera gredzeni?

J: Kādā vietā Jupitera gredzeni ierindojas atklājumu ziņā?

J: Kad tika atklāti Jupitera gredzeni?

J: Kādi pētījumi par Jupitera gredzeniem tika veikti 20. gadsimta 90. gados?

J: Kas nesen ir sniedzis informāciju par Jupitera gredzeniem?

J: Kāds ir Jupitera gredzenu sistēmas sastāvs?

J: Kādas četras daļas veido Jupitera gredzenu sistēmu?

Meklēt pēc burta