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Fragen Sie Smithsonian: Wie viele Ringe hat Saturn?

Saturnringe sind eine Sache der Schönheit. Sie haben im Laufe der Jahrhunderte die Neugier von Legionen von Astronomen geweckt, und doch ist noch sehr wenig über sie bekannt.

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Wie alt sind Sie? Wie sind Sie dort hin gekommen? Erfüllen sie irgendeinen Zweck? Keine dieser Fragen hat endgültige Antworten. Auch die Anzahl der Ringe variiert je nach Zählweise.

Die Ringe wurden erstmals 1610 von Galileo beobachtet. Er und andere frühe Astronomen waren sich nicht einmal sicher, ob es sich um Ringe handelte, da sie von Zeit zu Zeit zu verschwinden schienen - eine Funktion der dünnen Bänder, die man manchmal direkt erkennen konnte. Ein kontrolliertes Experiment 50 Jahre oder länger nach Galileis Entdeckung bewies jedoch, dass es sich tatsächlich um Ringe handelte.

In den nächsten Jahrhunderten wurde jedoch nicht viel mehr über diese Ringe gelernt, bis die Raumsonden Pioneer und Voyager in den frühen 1980er Jahren Vorbeiflüge des sechsten Planeten von der Sonne aus durchführten. Mit der Mission Cassini-Huygens hat sich das Wissen beschleunigt - ein Gemeinschaftsprojekt der NASA, der Europäischen Weltraumorganisation und der italienischen Weltraumorganisation, das alle Aspekte des Saturn, seiner Monde und seiner Ringe untersuchen soll. Das 4.600 Pfund schwere Raumschiff Cassini - eines der größten und komplexesten interplanetaren Fahrzeuge, die je gebaut wurden - erreichte nach einer siebenjährigen Reise im Jahr 2004 den Saturn. Seitdem werden fantastische Bilder und Daten übertragen. Cassini sollte im Jahr 2008 enden, aber seine Mission wurde mehrmals verlängert, und es ist derzeit für den Tod im Jahr 2017 geplant.

Warum die Ringe studieren? „Die Ringe sind in Bezug auf das, was sie uns beibringen können, eigentlich nicht so bedeutend“, sagt John Weiss, Assistenzprofessor für Physik an der St. Martin's University in Lacey, Washington. „Ich denke, die meisten von uns studieren es, weil es dort ein Rätsel gibt, das wir nicht verstehen“, fügt Weiss hinzu, der nach seiner Promotion als Imaging-Spezialist für die Cassini-Mission gearbeitet hat und sich seitdem darauf konzentriert hat die Dynamik der Saturnringe.

Die Ringe könnten auch Hinweise auf die Entstehung von Planeten und die Dynamik der Umlaufbahnen liefern, sagt er.

In diesem simulierten Bild der Saturnringe gibt die Farbe die Ringpartikelgröße in verschiedenen Regionen an, basierend auf den gemessenen Effekten von drei Funksignalen. Drei gleichzeitige Funksignale mit einer Wellenlänge von 0, 94, 3, 6 und 13 Zentimetern (Ka-, X- und S-Band) wurden vom Cassini-Raumschiff durch die Ringe zur Erde gesendet. (NASA / Jet Propulsion Laboratory des California Institute of Technology) Ein Panoramablick wurde durch Kombination von 165 Bildern erstellt, die mit der Cassini-Weitwinkelkamera am 15. September 2006 über einen Zeitraum von fast drei Stunden aufgenommen wurden. (NASA / Jet Propulsion Laboratory, California Institute of Technology) Ein Blick auf Saturn aus dem vierten Jahr der Cassini-Mission im Jahr 2000. (NASA / Jet Propulsion Laboratory, California Institute of Technology)

Die vorherrschende Weisheit war, dass die Ringe vor etwa 100 Millionen Jahren entstanden sind - ein wahrer Jüngling im Vergleich zum 4, 5 Milliarden Jahre alten Sonnensystem. 2014 stellten Wissenschaftler der University of Colorado in Boulder, die mit Daten von Cassini ausgestattet waren, fest, dass die Ringe am Anfang vorhanden waren und tatsächlich etwa 4 bis 5 Milliarden Jahre alt sind.

Sie schätzten das Alter der Ringe zum Teil, indem sie das Eisgranulat untersuchten, aus dem der größte Teil besteht. Das Eis ist in erster Linie Wasser, mit ein bisschen Methan und Kohlendioxid, sagt Weiss. Manchmal bedeckt das Eis etwas felsiges Material, da die Partikel im Laufe der Zeit etwas an Reflektivität verlieren. Im Laufe der Zeit kann sich auch eine Staubschicht bilden. Auf diese Weise lässt sich das Alter anhand des Reflexionsvermögens abschätzen. Die Colorado-Studie ergab jedoch, dass selbst glänzende, reflektierende Partikel alt sein können.

"Ich würde die Idee lieben, dass diese Ringe schon immer bei Saturn waren, aber ich habe keinen anderen Grund dafür als die Ästhetik", sagt Weiss. Es ist nicht klar, ob die Ergebnisse von Colorado im Laufe der Zeit Bestand haben werden, fügt er hinzu.

Wie kamen die Partikel dorthin? Eine Theorie besagt, dass die Ringe aus Resten von Monden bestehen, die von Meteoriten zerschmettert wurden. Oder es handelt sich um Überreste eines zerbrochenen Kometen. Weiss sagt, er denke nicht, dass es genug Beweise gibt, um zu sagen, was am wahrscheinlichsten ist.

Derzeit zählen Astronomen acht Hauptringe. Wie sich herausstellte, wurde jedem Buchstaben des Alphabets zugewiesen (nicht gerade die auffälligste Nomenklatur für einen solch beeindruckenden Planeten). Sie erscheinen jedoch nicht in alphabetischer Reihenfolge. Von Saturn aus gesehen sind die ersten die C-, B- und A-Ringe. Der D-Ring ist schwach und dem Planeten am nächsten. Der F-Ring ist schmal und befindet sich direkt außerhalb des A-Rings. Darüber hinaus gibt es zwei schwächere Ringe, G und E. Es gibt Lücken zwischen den genannten Ringen und Ringen innerhalb der Ringe, wodurch die Anzahl der Ringe zu Tausenden angestiegen ist.

Insgesamt erstrecken sich die Ringe etwa 175.000 Meilen vom Saturn entfernt - fast die Entfernung zwischen der Erde und ihrem Mond. Aber sie variieren in Breite und Höhe - einige sind nur 30 Fuß hoch.

Das Cassini-Schiff hat einige interessante Entdeckungen über die Ringe gemacht - einschließlich der Tatsache, dass die Saturnmonde Wellen in die Ringe geworfen haben und dass kleine „Propeller“ -Objekte in den Ringen sie verändern. Die Astronomen beobachten diese genau und hoffen zu sehen, wie sie ihre Umlaufbahnen verändern und welche Auswirkungen sie in Zukunft haben könnten.

Während Cassini 2017 seine Mission beendet, planen die Ingenieure einen Weg, der sie hoffentlich sicher durch die Ringe manövrieren kann, ohne von den Partikeln zerstört zu werden, sodass Bilder aus den Ringen und den Lücken aufgenommen werden können. Das Handwerk wird dann sein Leben in Flammen aufgehen lassen, wenn es die Saturnatmosphäre erreicht - wenn es es so weit schafft.

"So wie es untergeht, wird es mit einem Schwanengesang untergehen", sagt Weiss, der eine gewisse Traurigkeit bekannte, über den Untergang des Raumschiffs nachzudenken.

Sie sind an der Reihe, Smithsonian zu fragen.

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