Afbeelding tegoed: NASA / JPL
Nieuw onderzoek van de Universiteit van Colorado laat zien hoe recycling van materiaal de levensduur van een ringsysteem kan verlengen, zoals die rond Jupiter, Saturnus, Neptunus en Uranus. Er wordt nu aangenomen dat het stapels losjes verzameld puin zijn die materiaal uit de ringen trekken en het vervolgens terugvoeren wanneer ze tegen een ander object botsen. Het Cassini-ruimtevaartuig van NASA is nu onderweg naar Saturnus en zou meer details moeten verstrekken wanneer het in juli 2004 aankomt.
Hoewel ringen rond planeten zoals Jupiter, Saturnus, Uranus en Neptunus van relatief korte duur zijn, suggereert nieuw bewijs dat het recyclen van rond de aarde roterend afval de levensduur van dergelijke ringen kan verlengen, aldus onderzoekers van de Universiteit van Colorado.
Sterk bewijs impliceert nu dat kleine manen in de buurt van de gigantische planeten zoals Saturnus en Jupiter in wezen puinhopen zijn, zei Larry Esposito, een professor aan het CU-Boulder's Laboratory for Atmospheric and Space Physics. Deze opnieuw samengestelde kleine lichamen zijn de bron van materiaal voor planetaire ringen.
Eerdere berekeningen van Esposito en LASP Research Associate Joshua Colwell toonden aan dat de korte levensduur van zulke manen impliceert dat het zonnestelsel bijna aan het einde van het ringtijdperk is. "Deze filosofisch onaantrekkelijke resultaten beschrijven misschien niet echt ons zonnestelsel en de ringen die gigantische buitenzonne-planeten kunnen omringen", zei Esposito. "Onze nieuwe berekeningen van modellen verklaren hoe opname van recycling de levensduur van ringen en manen kan verlengen."
De waarnemingen van de ruimtemissies Voyager en Galileo toonden een verscheidenheid aan ringen rond elk van de gigantische planeten, waaronder Jupiter, Saturnus, Uranus en Neptunus. De ringen worden telkens met kleine manen gemengd.
"Het is duidelijk dat de kleine manen niet alleen de ringen vormen door hun zwaartekracht, maar ook de ouders zijn van het ringmateriaal", zegt Esposito. "In elk ringsysteem werken destructieve processen zoals malen, verdonkeren en verspreiden zich zo snel dat de ringen veel jonger moeten zijn dan de planeten die ze omcirkelen."
Numerieke modellen van Esposito en Colwell uit de jaren '90 toonden een 'botsingscascade', waarbij de manen van een planeet in kleinere manen worden gebroken wanneer ze worden geraakt door asteroïden of kometen. De fragmenten worden vervolgens verbrijzeld om de deeltjes in nieuwe ringen te vormen. De ringen zelf worden vervolgens vermalen tot stof dat wordt weggeveegd.
Maar volgens Colwell: 'Sommige fragmenten waaruit de ringen bestaan, kunnen opnieuw worden geaccreteerd in plaats van tot stof te worden vermalen. Nieuw bewijs toont aan dat sommige brokstukken zich hebben opgehoopt in manen of maantjes in plaats van te verdwijnen door erosie door een botsing. '
"Dit proces is snel verlopen", zegt Esposito. “De typische ring is jonger dan een paar honderd miljoen jaar, een oogwenk in vergelijking met de planeten, die 4,5 miljard jaar oud zijn. De vraag rijst natuurlijk waarom ringen er nog steeds zijn, om in zo'n glorie te worden gefotografeerd door een bezoek te brengen aan menselijke ruimtevaartuigen die de laatste tijd ter plaatse zijn gekomen, ”zei hij.
"Het antwoord lijkt nu waarschijnlijk kosmische recycling te zijn", zei Esposito. Elke keer dat een maan wordt vernietigd door een kosmische inslag, wordt veel van het vrijkomende materiaal opgevangen door andere nabijgelegen manen. Deze gerecyclede manen zijn in wezen puinverzamelingen, maar door materiaal te recyclen via een reeks kleine manen, kan de levensduur van het ringsysteem langer zijn dan we aanvankelijk dachten. ”
Esposito en voormalig LASP Research Associate Robin Canup, nu verbonden aan de afdeling Boulder van het Southwest Research Institute, lieten door computermodellering zien dat kleinere fragmenten kunnen worden heroverd door andere manen in het systeem. "Zonder deze recycling zijn de ringen en manen snel verdwenen", zei Esposito.
Maar met meer recycling is de levensduur langer, zei Esposito. Bij het meeste gerecyclede materiaal, zoals nu het geval lijkt te zijn bij de meeste ringen, wordt de levensduur met een grote factor verlengd.
"Hoewel de individuele ringen en manen die we nu zien kortstondig zijn, blijft het fenomeen miljarden jaren bestaan rond Saturnus", zei Esposito. "Eerdere berekeningen negeerden de collectieve effecten van de andere manen bij het verlengen van de persistentie van ringen door het heroveren en recyclen van ringmateriaal."
Esposito, de hoofdonderzoeker van een spectrograaf van $ 12 miljoen op het Cassini-ruimtevaartuig dat in juli 2004 in Saturnus zou aankomen, zal de concurrerende processen van vernietiging en herovering in de F-ring van Saturnus nauwkeurig bekijken om deze verklaring te bevestigen en te kwantificeren. Esposito ontdekte de F-ring met behulp van gegevens van NASA's Voyager 2-missie naar de buitenplaneten die in 1978 werden gelanceerd.
Oorspronkelijke bron: University of Colorado News Release
