Bildnachweis: NASA / JPL
Neue Forschungsergebnisse der University of Colorado zeigen, wie das Recycling von Material die Lebensdauer eines Ringsystems verlängern kann, beispielsweise um Jupiter, Saturn, Neptun und Uranus. Es wird jetzt angenommen, dass es sich um lose gesammelte Trümmerhaufen handelt, die Material aus den Ringen ziehen und es dann zurückführen, wenn sie mit einem anderen Objekt kollidieren. Das Cassini-Raumschiff der NASA ist jetzt auf dem Weg zum Saturn und sollte weitere Details liefern, wenn es im Juli 2004 ankommt.
Obwohl Ringe um Planeten wie Jupiter, Saturn, Uranus und Neptun relativ kurzlebig sind, deuten neue Erkenntnisse darauf hin, dass das Recycling von umlaufenden Trümmern laut Forschern der Universität von Colorado die Lebensdauer solcher Ringe verlängern kann.
Starke Beweise deuten darauf hin, dass kleine Monde in der Nähe der Riesenplaneten wie Saturn und Jupiter im Wesentlichen Trümmerhaufen sind, sagte Larry Esposito, Professor am CU-Boulder-Labor für Atmosphären- und Weltraumphysik. Diese neu konstituierten kleinen Körper sind die Materialquelle für Planetenringe.
Frühere Berechnungen von Esposito und LASP-Forschungsmitarbeiter Joshua Colwell zeigten, dass die kurzen Lebensdauern für solche Monde implizieren, dass das Sonnensystem fast am Ende des Ringzeitalters ist. "Diese philosophisch unattraktiven Ergebnisse beschreiben möglicherweise nicht wirklich unser Sonnensystem und die Ringe, die riesige außersolare Planeten umgeben", sagte Esposito. „Unsere neuen Modellberechnungen erklären, wie die Einbeziehung von Recycling die Lebensdauer von Ringen und Monden verlängern kann.“
Die Beobachtungen der Weltraummissionen Voyager und Galileo zeigten eine Vielzahl von Ringen, die jeden der Riesenplaneten umgeben, darunter Jupiter, Saturn, Uranus und Neptun. Die Ringe werden jeweils mit kleinen Monden gemischt.
"Es ist klar, dass die kleinen Monde nicht nur die Ringe durch ihre Schwerkraft formen, sondern auch die Eltern des Ringmaterials sind", sagte Esposito. "In jedem Ringsystem wirken zerstörerische Prozesse wie Schleifen, Verdunkeln und Ausbreiten so schnell, dass die Ringe viel jünger sein müssen als die Planeten, die sie umkreisen."
Numerische Modelle von Esposito und Colwell aus den 90er Jahren zeigten eine „Kollisionskaskade“, bei der die Monde eines Planeten in kleinere Monde zerlegt werden, wenn sie von Asteroiden oder Kometen getroffen werden. Die Fragmente werden dann zerbrochen, um die Partikel in neuen Ringen zu bilden. Die Ringe selbst werden anschließend zu Staub gemahlen, der weggefegt wird.
Aber laut Colwell: „Einige der Fragmente, aus denen die Ringe bestehen, können neu akkretiert werden, anstatt zu Staub zermahlen zu werden. Neue Erkenntnisse zeigen, dass sich einige Trümmer in Monden oder Moonlets angesammelt haben, anstatt durch Kollisionserosion zu verschwinden. “
"Dieser Prozess ist schnell vorangekommen", sagte Esposito. „Der typische Ring ist jünger als ein paar hundert Millionen Jahre, ein Wimpernschlag im Vergleich zu den Planeten, die 4,5 Milliarden Jahre alt sind. Es stellt sich natürlich die Frage, warum es immer noch Ringe gibt, die in solch einer Pracht fotografiert werden können, indem man menschliche Raumschiffe besucht, die kürzlich vor Ort angekommen sind “, sagte er.
"Die Antwort scheint jetzt wahrscheinlich kosmisches Recycling zu sein", sagte Esposito. Jedes Mal, wenn ein Mond durch einen kosmischen Aufprall zerstört wird, wird ein Großteil des freigesetzten Materials von anderen Monden in der Nähe eingefangen. Diese recycelten Monde sind im Wesentlichen Trümmersammlungen. Durch das Recycling von Material durch eine Reihe kleiner Monde kann die Lebensdauer des Ringsystems jedoch länger sein als ursprünglich angenommen. “
Esposito und der frühere LASP-Forschungsmitarbeiter Robin Canup, der jetzt in der Boulder-Niederlassung des Southwest Research Institute tätig ist, haben durch Computermodellierung gezeigt, dass kleinere Fragmente von anderen Monden im System zurückerobert werden können. "Ohne dieses Recycling sind die Ringe und Monde bald verschwunden", sagte Esposito.
Aber mit mehr Recycling ist die Lebensdauer länger, sagte Esposito. Da der größte Teil des Materials recycelt wird, wie dies jetzt bei den meisten Ringen der Fall zu sein scheint, verlängert sich die Lebensdauer um einen großen Faktor.
"Obwohl die einzelnen Ringe und Monde, die wir jetzt sehen, vergänglich sind, besteht das Phänomen um den Saturn über Milliarden von Jahren", sagte Esposito. "Frühere Berechnungen ignorierten die kollektiven Auswirkungen der anderen Monde auf die Verlängerung der Persistenz von Ringen durch Rückgewinnung und Recycling von Ringmaterial."
Esposito, der Hauptforscher eines 12-Millionen-Dollar-Spektrographen auf dem Cassini-Raumschiff, das voraussichtlich im Juli 2004 bei Saturn eintreffen wird, wird die konkurrierenden Prozesse der Zerstörung und Wiedererfassung im Saturn-F-Ring genau untersuchen, um diese Erklärung zu bestätigen und zu quantifizieren. Esposito entdeckte den F-Ring anhand von Daten aus der NASA-Mission Voyager 2 zu den 1978 gestarteten Außenplaneten.
Ursprüngliche Quelle: Pressemitteilung der Universität von Colorado
