Учёные предсказали появление у марса колец

Геология космоса: Кольца планет

Дата: 12.12.2018

Некоторые планеты в Солнечной системе окружены кольцами. Это плоские концентрические образования, состоящие из космической пыли и льда, вращающиеся вокруг планеты. Долгое время Сатурн считался единственной планетой, окружённой кольцами. Одним из первых, кто сделал предположение о наличии у Сатурна «придатка», был Галилей. Это было в 1610 году. А в 1655 году Христиан Гюйгенс, используя более мощный, чем у Галилея, телескоп, впервые описал этот «придаток» как кольцо, окружающее Сатурн.

Сатурн, снимок КА «Кассини-Гюйгенс», 2009 г.

Следующей планетой, вокруг которой были обнаружены кольца, был Уран, и произошло это открытие в 1977 году. Чуть позже, в 1979-м, тонкие кольца были зафиксированы вокруг Юпитера космическим аппаратом «Вояджер-1». А в 1989-м приборы КА «Вояджер-2» диагностировали наличие кольца вокруг Нептуна.

Уран, снимок космического телескопа «Хаббл», 2005 г.

В 2007 году КА «Кассини-Гюйгенс» зафиксировал возможное наличие колец вокруг спутника Сатурна – Реи. Это первый случай вероятного обнаружения колец у спутника планеты. В январе 2017 года стало известно об обнаружении колец у Хаумеи — четвёртой по величине карликовой планеты Солнечной системы. Хаумеа стала первым транснептуновым объектом с системой колец.

Но самым необычным было открытие в 2014 году колец вокруг астероида Харикло – самого большого астероида в области между Главным поясом и поясом Койпера. Имея диаметр всего 250 километров, он окружен двумя узкими и плотными кольцами шириной 7 км и 3 км, разделёнными щелью в 9 км. Кольца расположены на расстоянии 391 и 405 км от центра планетоида. Существование системы колец вокруг малой планеты было неожиданным, поскольку считалось, что кольца могут быть стабильны только вокруг массивных тел. Остаётся неясным, как Харикло могла удержать кольца в течение длительного времени.

Природа происхождения колец до сих пор не ясна. Известно, что плоскости обращения колец у всех космических объектов, где они обнаружены, совпадают с плоскостью экватора этих объектов. О размерах и составе вещества известно мало. Так, у Сатурна размер материала колец  — от нескольких микрон до десятков метров, а по составу это — водяной лёд с примесями силикатной пыли и обломков. Толщина колец чрезвычайно мала по сравнению с шириной. При ширине основного кольца от 7 до 80 тысяч километров толщина составляет от десяти метров до одного километра.

Наиболее популярной гипотезой происхождения колец вокруг планет является гипотеза столкновения планеты с другим космическим телом, в результате чего образовалось огромное количество мелких обломков, постепенно распределившихся по орбите. Так ли это? – предмет будущих исследований.

Что такое кольца

На самом деле, то, что мы называем «Кольцом», было бы правильнее назвать «цепью» или потоком. Несмотря на то, что с Земли или даже в мощный телескоп кольца Сатурна или Юпитера выглядят цельными, состоят они, на самом деле, из миллиардов отдельных фрагментов. В зависимости от состава самой планеты и окружающего космоса, этими «ингредиентами» может быть:

  • космическая пыль (обычно она составляет 80 – 90% всей массы колец);
  • смёрзшийся до состояния льда газ;
  • обломки астероидов.

Причём такие «камешки» могут быть как крошечными, длиной в несколько метров, так и гигантскими, достигающими нескольких сотен километров. И, конечно, они не соприкасаются друг с другом, а свободно летят на огромной скорости вокруг планеты. Между крупными астероидами расстояние, как правило, колеблется от нескольких десятков до нескольких тысяч километров. А пространство между ними заполнено также быстро двигающейся мелкой пылью и льдом.

У каких планет есть кольца

В Солнечной Системе кольца имеет половина всех «официально признанных» планет:

  • Сатурн;
  • Нептун;
  • Уран (правда, его кольца удалось увидеть лишь в 1977 году, настолько они тусклые);
  • Юпитер – его кольца были открыты зондом Вояджер-1, с Земли их невидно, так десятки более крупных спутников затмевают неяркое свечение колец;
  • Считается также, что кольца должны быть у Плутона.

А в 2012 году астрономы нашли экзопланету за пределами Солнечной Системы, вокруг которой вращается 37 крупных колец, а те, в свою очередь, состоят из тысяч более мелких. Ширина всех их — десятки миллионов километров!

Но лично меня в детстве поразило то, что кольца есть у нескольких естественных спутников, вращающихся вокруг планет-гигантов, и даже у астероидов. Например, Рея, спутник Сатурна, имеет целых три таких «украшения»! Есть кольцо и астероида Харикло – правда, астероид этот очень крупный, но всё равно поразительно!

Кольца Нептуна

Планета с кольцами в Солнечной системе – газовый гигант Нептун. Его структура обнаружена сравнительно недавно и мало изучена. Она состоит из пяти компонентов, образованных частицами льда, покрытых силикатами и ещё неизвестным материалом, основанным на углероде. Кольца носят названия Адамса, Леверье, Гало, Ласселл и Араго.

Интересный факт, что первое кольцо было обнаружено американским астронавтом Э. Гвианом. Но позже, проводя наблюдения, астрономы заметили, что оно не полное, напоминающее поршневые кольца. Планета в это время входила в тень. Почему так получилось, осталось не выясненным. Самое удалённое кольцо имеет пять дуг. Их происхождение также не выяснено. Снимки с «Вояджера-2» позволили обнаружить более слабые кольца, которые имели массивную структуру.

Загадки Сатурна

Сатурн – планета, кольца которой ставят перед человеком немало загадок. Относительно недавно астрономами были обнаружены так называемые спицы – радиальные образования, пронизывающие кольца на тысячи километров. Они вращаются вокруг планеты, как спицы колеса вокруг оси. Сразу возникает вопрос о том, что это такое. Составляющими колец они не могут быть, так как их частицы находятся на разном расстоянии и движутся с различными скоростями. Это привело бы к быстрому их разрушению.

Изучив множество фотографий и проведя анализ, ученые установили, что спицы вместе с планетой совершают полный оборот вокруг оси Сатурна. Это дало возможность предположить, что они находятся на определённом расстоянии от колец и удерживаются ими при помощи электростатических сил. Движение своё вместе с планетой они совершают под воздействием магнитного поля планеты, а состоят, как и кольца, из мелких частиц. В кольце F были обнаружены переплетения тонких колец-нитей и утолщения. Это загадка Сатурна. Почему это происходит, пока объяснить астрономы не могут. Есть только предположение, что на них действуют электромагнитные силы.

Загадочный Сатурн и его кольца

Сатурн обладает самыми заметными кольцами. Самым ярким и широким является центральное кольцо. От внешних колец оно отделено расстоянием почти в 4 тысячи километров! Внутреннее кольцо наименее заметное, почти прозрачное, напоминающее легкую дымку.

На первый взгляд кольца Сатурна кажутся мощными. В действительности же, если рассматривать их в космических масштабах, то они очень тонкие, толщина их не превышает 1 тыс. м. Ученые даже подсчитали, что если собрать воедино все частицы, из которых состоят кольца, то диаметр полученного тела не превысит 100 км.

Удивительно, но на Сатурне не найти твердую поверхность. Плотность этой планеты намного ниже, чем у любого тела во всей Солнечной системе.

Облака здесь представлены в форме практически правильных шестиугольников. Подобного не наблюдается больше нигде!

Почему кольца Сатурна исчезают?

В 1980-х годах, после получения данных от “Вояджеров” ученые узнали о том, что на Сатурне идет так называемый кольцевой дождь, который происходит под действием гравитации. Частицы льда из колец притягивает к планете — в результате на планету выпадают продукты воды в огромном количестве. Анализируя данные, полученные “Кассини”, ученые пришли к выводу, что кольца этой прекрасной планеты канут в небытие менее чем через 100 миллионов лет.

Сатурн во всей красе. Фото NASA “Кассини”

Однако и это еще не все. Зонд “Кассини” исследовал луну Сатурна Энцелад. Как известно, Энцелад — самая отражающая свет луна в Солнечной системе. В ходе исследования “Кассини” обнаружил след льда и газа, ведущий от Энцелада обратно к кольцу Сатурна

После этого астрономы уделили пристальное внимание кольцам Сатурна и выяснили что происходит. Оказывается, спутник газового гиганта постоянно выбрасывает наружу газ и пыль

Часть выбросов попадает в космос и в кольцо Сатурна. Однако большая часть пыли и газа притягивает обратно к Энцеладу, создавая ослепительную, белую, морозную дымку.

Как думаете, какие еще тайны скрывают кольца Сатурна? Пока что ясно только одно — мы еще многого не знаем.

Сколько лет кольцам Сатурна?

По мнению большинства астрономов, кольцам Сатурна не более 100 миллионов лет, и это лишь малая часть от того срока, что существует планета. Чтобы такое же украшение образовалось у Земли, потребуется всего один астероид среднего размера, разрушившийся на куски у нашего предела Роша (примерно в 18000 километров от поверхности). Большая часть космического гостя, правда, обрушится в этом случае на головы землян, но это уже другая история. Наверняка трагичная. Поэтому давайте просто предположим, что астероид разлетелся вблизи планеты раньше, чем здесь появились люди.

Итак, во многих отношениях жизнь человека была бы точно такой же, как сейчас. Но были бы и некоторые очевидные отличия. Всякий раз, глядя в небо, мы видели бы остатки древнего астероида. Астрономы изобрели бы способы наблюдения за космосом, игнорирующие эти обломки. Метеорологи тратили бы много времени на отслеживание колец и предсказание их движения. Летающие в непосредственной близости от Земли скопления льда и камня, возможно, возмущали бы атмосферу, из-за чего погодные системы на планете были гораздо менее стабильными. Художники, кинорежиссёры, фотолюбители — все они непременно изображали бы своих героев на фоне этих живописных колец. А вы бы не сделали селфи на фоне такого чуда природы?

Кольца вокруг маленьких объектов

Но не только планеты-гиганты обладают системой из красивых колец. Современная высокоточная техника открывает нам всё больше тайн нашей родной Солнечной системы. Так, в последние годы выяснилось, что кольца имеет спутник Сатурна — Рея.

А совсем недавно я узнал, что карликовая планета Хаумеа, вращающаяся на периферии системы, имеет два собственных спутника и небольшую систему колец.

Вполне возможно, что за ближайшие годы мы услышим об ещё нескольких объектах, имеющих подобные украшения. Думаю, именно в эту секунду их открывают в какой-нибудь обсерватории. Всё это говорит о том, что кольца есть не только в Солнечной системе, но и у множества планет возле других звёзд.

Как исследовалась Солнечная система?

Сегодня кажется, что мы знаем о соседних мирах довольно много и уже довольно давно. Однако это ощущение обманчиво. Когда в 1968 году режиссер Стэнли Кубрик снимал легендарный фильм “Космическая одиссея 2001”, в котором космический корабль с людьми на борту летит к Юпитеру, наши знания об этих планетах были более чем скудными. Ситуация изменилась лишь спустя девять лет. В 1977 году NASA запустило в космос зонды “Вояджер”, основной миссией которых являлось изучение Юпитера и Сатурна.

Зонды “Вояджер” вполне могут быть величайшим достижением человечества

Успешно справившись с поставленной задачей, зонды “Вояджер” отправились бороздить космические просторы и дальше. Вот уже 42 года эти роботизированные аппараты отправляют на Землю научные данные. А на дальнейшее исследование газовых гигантов была отправлена миссия NASA Cassini. Именно благодаря полученным данным аппаратов “Вояджер” и “Кассини”, ученые поняли, что Сатурн постепенно теряет свои кольца.

Кольца у других планет

В 1977 году во время изучения Урана были обнаружены кольца, что привело учёных в некоторое смятение, так как до этого считалось, что только Сатурн обладает таким феноменом. Учёные стали задумываться о том, у каких планет есть кольца. Станцией «Вояджер-1» было обнаружено слабое кольцо у Юпитера. Сегодня хорошо известно, что у всех газовых планет-гигантов Солнечной системы они есть. Таких планет четыре – Сатурн, Юпитер, Нептун, Уран. Этот список пополнил астероид Харикло и, как считает ряд учёных, они есть у спутника Сатурна – Реи.

Предполагают, что и другие планеты окольцованы. Но у каких планет есть кольца, пока не известно. Расчёты некоторых астрономов подтверждают их существование у карликовой планеты Плутон. Но до настоящего времени это не подтверждено, как и в случае со спутником Реи.

Кольца Сатурна

Сначала кольца вызывали восхищение и удивление, но последующее их изучение показало, что они появились неспроста, а играют значительную роль в образовании планет и изучении Вселенной. Учёным удалось установить, что кольца состоят из огромного количества микроскопических частиц и огромных глыб льда и расположены по экватору. Они, по космическим меркам, тонкие, всего несколько километров, в то время как ширина составляет до сотни километров.

Планета с кольцами не переставала удивлять астрономов. Если первоначально считалось, что Сатурн имеет только четыре кольца, и они были обозначены латинскими буквами A, B, C, D, то в последующем было установлено пятое, удалённое на большее расстояние от планеты, чем остальные. Оно было обозначено буквой Е. Правда, до некоторого времени существование колец D и E у учёных вызывало сомнения.

После передачи данных американскими межпланетными станциями доскональному изучению подверглись материалы и фотографии колец. Шестое (F) было обнаружено станцией «Пионер-11». Снимки колец Е и D были присланы станцией «Вояджер-1», что развеяло сомнения учёных в их существовании.

Планеты Солнечной системы с кольцами

Далеко не у каждой планеты нашей системы можно обнаружить кольца невооруженным глазом, в этом контексте больше остальных выделяются тела, состоящие из газа:

  • Юпитер;
  • Сатурн;
  • Уран;
  • Нептун.

Бытует мнение, что кольцами также обладают спутник Сатурна — Рея и астероид Харикло. Кстати, вполне вероятно, что после разрушения одного из спутников Марса, красная пустыня тоже обзаведется кольцами. Наверняка вы замечали из фотографий, что они располагаются четко в экваториальной области космического тела, это связано с тем, что именно экватор наделен гравитационной стабильностью. Наша система имеет ряд планет, так называемой земной группы, кольца у которых отсутствуют. Скорее всего, если бы Земля находилась несколько дальше от главного светила, она могла бы тоже похвастаться такого рода нимбом из льда и пыли.

Почему расслаиваются кольца

Как можно объяснить такую структуру колец? Гипотез высказывается несколько, но наиболее интересным считается, что расслоение колец происходит из-за сил гравитационного воздействия, оказываемых спутниками Сатурна, не только большими, но и малыми, которые были открыты сравнительно недавно при помощи космических аппаратов

Астрономы обратили внимание на небольшую, по сравнению с другими, ширину кольца F и предположили, что это как-то связано со спутниками планеты. По расчётам их должно быть два

Один находится на внешней стороне кольца, другой – на внутренней. Они получили название «пастухи». Считается, что спутники, воздействуя на частицы, загоняют их обратно.

Какие бы были отличия?

Самым заметным отличием были бы светлые ночи — кольца, расположенные в районе экватора, отражали бы на Землю гораздо больше солнечного света, чем это делает Луна. На приливы и отливы они бы также повлияли, но им было бы далеко по силе этого воздействия до нашей старой доброй спутницы. Также они весьма заметно повлияли бы на процессы, происходящие в атмосфере. Зонд «Кассини», который 13 лет находился на орбите Сатурна, установил, что ионосфера планеты, то есть слой атмосферы, наполненный электрически заряженными частицами, под тенью диска намного холоднее и плотнее, чем во всех остальных местах. Если экстраполировать эти выводы на Землю, то кольца не только создадут заметные полосы холода, но и в значительной степени затруднят передачу радиосигналов по всему миру.

Ничто, однако, не вечно. Исчезают даже кольца Сатурна, причём весьма с тревожной скоростью — по некоторым подсчётам, им осталось не более 100 миллионов лет. Их вещество непрерывным дождём опадает на планету, притягиваемая гравитацией. Если верить измерениям «Кассини», то объём этого «дождя» достигает примерно 11 тонн в секунду. Вероятно, на Земле происходило бы то же самое, пусть и в меньших масштабах. Районы, где он должен выпадать, были бы если и не совсем необитаемыми, но крайне опасными для здоровья. Жителям здесь постоянно приходилось бы следить, чтобы им не упало что-нибудь на голову. А как думаете вы? Что было бы, если бы у Земли были кольца, как Сатурна? Мы что-то пропустили? Комментарии открыты. Пишите.

Ссылка на основную публикацию