Rhea gredzeni — Saturna mēness ar iespējamu plānu gredzenu sistēmu
Atklājiet Rhea gredzenus: Saturna mēness ar iespējamu plānu, trim joslām sadalītu gredzenu sistēmu — pirmie novērotie gredzeni ap mēnesi.
Saturna mēness Rhea, iespējams, ir apvīts ar plānu gredzenu sistēmu, kas sastāv no trim šaurām joslām cieto daļiņu diskā. Ja tās pastāvētu, tie būtu pirmie novērotie gredzeni ap mēnesi. Par atklājumu tika paziņots žurnālā Science 2008. gada 6. martā.
Fakti par Rheu
Rhea ir otra lielākā Saturna regulārā pavadoņa pēc izmēra, atklāta 1672. gadā. Tā ir galvenokārt no ūdens ledus ar nelielu klints sastāvu, vidējais rādiuss ir aptuveni 760–770 km, blīvums ap 1,2–1,3 g/cm³, un masa ir aptuveni 2,3×10^21 kg. Rhea riņķo ap Saturnu pietiekami tālu, lai tai būtu liela Hilla sfēra, un ir tidāli bloķēta — tās orbīta ap Saturnu aizņem dažas dienas.
Pierādījumi par gredzeniem
2005. gada novembrī Cassini orbītā iekārtas konstatēja, ka Saturna magnetosfērā pie Rhea nav sagaidāmo enerģētisko elektronu. Saskaņā ar atklājēju komandas skaidrojumu, to vislabāk var izskaidrot ar enerģētisko elektronu absorbējošu cietu materiālu, kas izvietots ekvatoriālā diskā ap mēnesi. Šāds disks varētu būt sadalīts trīs šaurās joslās vai loku veida strukturās, un daļiņu diametrs tajā, iespējams, svārstītos no daudziem decimetriem līdz aptuveni metram.
Turpmākie novērojumi un diskusijas
Atklājums, kas balstījās uz plūstošo daļiņu un elektronu trūkumu, izraisīja intensīvu interesi, taču gredzenu esamība netika vizuāli apstiprināta ar vienkāršu attēlojumu. Pēc 2008. gada paziņojuma Cassini veica papildu mērījumus — tā attēlu uzņemšanas, putekļu detektoru un plazmas mērījumi daļēji neatbalstīja viennozīmīgu, viegli redzamu gredzenu klātbūtni. Tā rezultātā gredzenu hipotēze palika pretrunīga: daži dati atbalsta materiāla klātbūtni, bet tie nebija pietiekami, lai sniegtu skaidru optisku attēlu vai parādītu sagaidāmo putekļu blīvumu.
Iespējamais izcelsmes mehānisms un nozīme
Ja Rhea gredzeni pastāv, tie, visticamāk, ir radušies no sadursmes vai gravitācijas ietekmes, kas atdalījusi materiālu no mēness virsmas vai radījusi satelītu un drupas, kuras turas Rhea gravitācijas un Saturna apkārtējās dinamiskās vides robežās. Gredzenu atrašanās ap mēnesi būtu unikāla parādība — līdz šim gredzeni tika novēroti galvenokārt planētām — un tas paplašinātu izpratni par to, kā veidojas un saglabājas cietvielu diski dažādos orbītālajos apstākļos.
Secinājums
2005.–2008. gada mērījumi sniedza spēcīgu indikāciju par materiāla klātbūtni ekvatoriālā diskā ap Rhea, taču tie nepierādīja šķietami redzamu gredzenu sistēmu ar tūlītēju attēlu apstiprinājumu. Pašreizējais stāvoklis ir tāds, ka gredzenu esamība ir iespējama un labi motivēta ar daļiņu absorbcijas datiem, tomēr nepieciešami papildu, tieši attēlojumi un in situ mērījumi, lai šo hipotēzi galīgi apstiprinātu vai noliegtu.
Rejas gredzenu mākslinieka nospiedums
Atklāšana
1980. gadā "Voyager 1" redzēja apgabalu, kurā nebija tik daudz enerģētisko elektronu, kas iesprostoti Saturna magnētiskajā laukā lejpus Rejas. Šie mērījumi, kas nekad netika izskaidroti, tika veikti lielākā attālumā nekā Cassini dati.
2005. gada 26. novembrī "Cassini" veica vienīgo mērķtiecīgo aplidošanu ap Reju savas pamatmisijas laikā. Tas pietuvojās 500 km attālumā no Rhea virsmas, lejpus Saturna magnētiskā lauka, un redzēja plazmas viļņus, kas radās, tāpat kā tas bija noticis ar citiem Mēnešiem, piemēram, Dione un Tethys. Šajos gadījumos, kad Cassini šķērsoja mēness plazmas ēnu (apgabali, kuros paši mēness bloķēja magnetosfēras plazmas nokļūšanu līdz Cassini), notika enerģētisko elektronu pārrāvums. Tomēr Rhea gadījumā elektronu plazmas daudzums sāka samazināties astoņas reizes lielākā attālumā un pakāpeniski samazinājās līdz gaidītajam straujajam samazinājumam, kad Cassini iekļuva Rhea plazmas ēnā. Paplašinātais attālums atbilst Rhea Hill sfēras attālumam, kas ir 7,7 reizes lielāks par Rhea rādiusu, kura iekšienē orbītas dominē Rhea, nevis Saturna gravitācija. Kad Cassini iznāca no Rhea plazmas ēnas, parādījās pretējs modelis: Enerģētisko elektronu straujš pieplūdums, pēc tam pakāpenisks pieaugums līdz pat Rejas kalna sfēras rādiusam.
Šie rādījumi ir līdzīgi Enceladas rādījumiem, kur ūdens, kas izplūst no tās dienvidpola, absorbē elektronu plazmu. Tomēr Rhea gadījumā absorbcijas modelis ir simetrisks.
Turklāt Magnetosfēras attēlveidošanas instruments (MIMI) pamanīja, ka šo maigo gradientu pārtrauca trīs strauji plazmas plūsmas kritumi katrā Mēness pusē, kas arī bija gandrīz simetrisks.
2007. gada augustā Cassini atkal šķērsoja Rhea plazmas ēnu, taču tālāk pa straumi. Tās rādījumi bija līdzīgi Voyager 1 rādījumiem.
Nav attēlu vai tiešu novērojumu par materiālu, kas, domājams, absorbē plazmu, bet iespējamos kandidātus būtu grūti tieši atklāt. Cassini misijas pirmajā pagarinājumā ir plānots veikt turpmākus novērojumus, un mērķtiecīgs lidojums ir paredzēts 2010. gada 2. martā.
MIMI rādījumu salīdzinājums pie Rhea un Tethys un iespējamie gredzeni. Plazmas atzarojums pie Rhea ir turbulentāks nekā pie Tethys, tāpēc tā ēna nav tik skaidri redzama.
100 sekunžu ekspozīcijā aizmugures gaismā izgaismotajā Rhea netika atrastas nekādas gredzenu pazīmes. Ja tādi pastāv, tie ir vai nu pārāk plāni, vai arī nespēj izkliedēt pietiekami daudz gaismas, lai tos varētu pamanīt. Šī skata ģeometrija ir īpaši pielāgota sīku putekļu lieluma daļiņu atklāšanai, tāpēc joprojām ir iespējams, ka gredzenu veido tikai lielākas atlūzas. Spilgts saules izgaismots pusmēness ir apakšējā labajā pusē; kreisajā pusē esošais spīdošais apgaismojums ir planētas gaisma.
Interpretācija
Cassini lidojuma trajektorija apgrūtina magnētisko rādījumu interpretāciju.
Acīmredzamie kandidāti uz magnetosfēras plazmu absorbējošu vielu ir neitrāla gāze un putekļi, taču nepieciešamie daudzumi, lai izskaidrotu novēroto elektronu skaita samazināšanos, ir daudz lielāki, nekā to pieļauj Cassini mērījumi. Tāpēc atradēji, kurus vada Geraint Jones no Cassini MIMI komandas, apgalvo, ka elektronu skaita samazināšanos ir izraisījušas cietas daļiņas, kas atrodas Rhea orbītā:
Elektronu datu analīze liecina, ka šis šķērslis, visticamāk, ir neliela optiskā dziļuma materiāla diska veidā pie Rhea ekvatoriālās plaknes un ka diskā ir līdz ~ 1 m lieli cietie ķermeņi.
Visvienkāršākais skaidrojums simetriskajām plazmas plūsmas svārstībām ir "izstiepti materiālu loki vai gredzeni", kas riņķo ap Rhea tās ekvatoriālajā plaknē. Šie simetriskie iegrimes punkti ir līdzīgi tam, kā 1977. gadā tika atrasti Urāna gredzeni.
| Iespējamie Rhean gredzeni | |
| Gredzens | orbītas rādiuss (km) |
| disks | < 5,900 |
| 1 | ≈ 1,615 |
| 2 | ≈ 1,800 |
| 3 | ≈ 2,020 |
Tomēr ne visi zinātnieki ir pārliecināti, ka novērotās pazīmes rada gredzenu sistēma. Attēlos nav redzami nekādi gredzeni, kas ļoti zemu ierobežo vismaz sīkās putekļu lieluma daļiņas. Turklāt būtu sagaidāms, ka no laukakmeņiem veidots gredzens radītu putekļus, kas, visticamāk, būtu redzami attēlos.
Vēsture
Simulācijas liecina, ka cieti ķermeņi var stabili riņķot ap Rhea tuvu tās ekvatoriālajai plaknei astronomiskā laika skalā. Tie var nebūt stabili ap Dioni un Tetisu, jo šie mēness atrodas daudz tuvāk Saturnam un tāpēc tiem ir daudz mazākas Hila sfēras, vai ap Titānu, jo to blīvās atmosfēras pretestība ir pārāk liela.
Ir izteikti daudzi ierosinājumi par iespējamo gredzenu izcelsmi. Iespējams, ka materiāls orbītā varētu būt nonācis trieciena rezultātā; tas varētu būt noticis vēl pirms 70 miljoniem gadu. Mazs ķermenis varēja tikt izjaukts, nonākot orbītā ap Rēju. Jebkurā gadījumā atlūzas galu galā būtu nosēdušās riņķveida ekvatoriālās orbītās. Tomēr, ņemot vērā to ilgstošo orbitālo stabilitāti, iespējams, ka tās ir saglabājušās no pašas Rhea veidošanās laikiem.
Lai pastāvētu dažādi gredzeni, tiem ir jābūt kaut kam nošķirtiem. Iespējams, ka diska iekšienē varētu būt mēnesslānīši vai materiāla sablīvējumi, līdzīgi tiem, kas novēroti Saturna A gredzenā.
Jautājumi un atbildes
J: Ap kādu mēnesi ir plānā gredzenu sistēma?
A: Plāno gredzenu sistēma ir ap Saturna mēnesi Rēju.
J: Kad tika paziņots par šīs plānās gredzenu sistēmas atklāšanu?
A: Par plānā gredzena sistēmas atklāšanu tika paziņots žurnālā Science 2008. gada 6. martā.
J: Kā zinātnieki atklāja, ka Saturna magnetosfērā pie Rejas nav enerģētisko elektronu?
A: Zinātnieki atklāja, ka Saturna magnetosfērā pie Rhea nav enerģētisko elektronu, kad viņi 2005. gada novembrī izmantoja Cassini orbitālo aparātu.
J: Ko nozīmē apgalvojums, ka ap Rhea ir "blīvāki gredzeni vai loki"?
A: Tas nozīmē, ka ap Rhea ir apgabali ar lielāku cieta materiāla koncentrāciju, piemēram, daļiņas daudzu decimetru līdz aptuveni metra diametrā, kas veido gredzenus vai lokus.
J: Kāda veida daļiņas veido šos blīvākos gredzenus un lokus?
A: Šos blīvākos gredzenus un lokus veido cietas daļiņas, kuru diametrs ir no daudziem decimetriem līdz aptuveni metram.
J: Ar ko tas atšķiras no citiem zināmajiem gredzeniem, kas novēroti ap mēness?
A: Tas atšķirtos no citiem zināmajiem gredzeniem, kas novēroti ap mēness, jo tā būtu pirmā reize, kad ap mēnesi ir novērota plānu gredzenu sistēma.
Meklēt