Pierścienie Saturna: wiek ukryty w czystości

Pierścienie Saturna fascynują naukowców (i nie tylko ich) od czterech stuleci. Pierwszy dostrzegł je Galileusz, a po nim Christiaan Huygens i Giovanni Cassini. Cała trójka dokonała swoich odkryć w XVII w. Galileusz nie wiedział, co dokładnie zobaczył, Huygens doszedł do wniosku, że jest to dysk materii otaczający planetę, a Cassini jako pierwszy podzielił go na dwa główne pierścienie A i B. Od tego czasu trwa pasjonująca naukowa debata nad temat wieku i genezy niezwykłych struktur, których posiadaniem Saturn wyróżnia się na tle innych planet (w ostatnich dekadach odkryto również pierścienie wokół Jowisza, Urana i Neptuna, ale są one tak bardzo delikatne, że z daleka niewidoczne).

Długo dominował pogląd, że pierścienie powstały razem z Saturnem, czyli przed 4,5 mld lat, lub niewiele później. Zakładano, że budujące je drobiny materii – są to głównie zmrożone kryształki wody, zwykle mikrometrowych rozmiarów – z upływem czasu uległy zabrudzeniu w wyniku zderzeń z okruchami skalnymi, których nie brakuje w przestrzeni kosmicznej (setki ton wlatują każdego dnia w ziemską atmosferę). Kolizja z takim rozpędzonym drobiazgiem mniejszym od ziarna piasku, czyli mikrometeoroidem, miała powodować osadzanie się ciemniejszej materii na powierzchni lodu tworzącego pierścienie.

Kiedy jednak wysłana przez NASA sonda „Cassini” dotarła do Saturna, aby przez kolejne 13 lat przypatrywać się samej planecie oraz jej najbliższemu otoczeniu, na Ziemię dotarły obrazy pierścieni Saturna wyglądających bardzo młodo. Kryształki lodu były czyste i jasne. W 2019 r. na łamach „Nature Geoscience” grupa badaczy z Università degli Studi di Roma „La Sapienza” doszła do wniosku, że pierścienie Saturna powstały w ciągu ostatnich 100 mln lat, a niewykluczone, że liczą zaledwie 10 mln lat. Badacze nie potrafili jednak wyjaśnić, w jaki sposób do tego doszło. Nie udało się potwierdzić najbardziej oczywistego wytłumaczenia, czyli kolizji dwóch obiektów.

Być może jednak wnioski wyciągnięte przez poprzedni zespół na podstawie obserwacji przeprowadzonych przez sondę „Cassini” były zbyt pochopne. Tak uważają autorzy nowej publikacji w „Nature”. Ryuki Hyodo z Earth-Life Science Institute w Tokio i jego dwaj koledzy twierdzą, że uderzenia mikrometeoroidów niekoniecznie musiały prowadzić do zaciemnienia kryształków wody tworzących pierścienie. Przeprowadzone przez nich symulacje komputerowe sugerują, że uderzające drobiny pod wpływem kolizji wyparowują, schładzają się i kondensują, tworząc naładowane jony, które następnie albo zostają ściągnięte przez Saturna, albo uciekają w przestrzeń kosmiczną. Tak czy inaczej, ciemniejsza materia nie osiada na kryształach lodu, ponieważ zostaje z pierścieni usunięta. Dlatego te zachowują taki młody wygląd, mimo że liczą nie dziesiątki milionów, lecz – jak przypuszczają autorzy obecnych badań – kilka miliardów lat.