یکی از حلقه های زحل مانند بقیه نیست

زمانی که در آگوست 2009 خورشید بر روی زحل تنظیم شد، دانشمندان فضاپیمای کاسینی ناسا حلقه ها را از نزدیک دیدند. در این زمان زحل در اعتدال بود. یعنی یکی از زمان هایی که حلقه های زحل با نور خورشید روشن می شود. این رویداد فرصت فوق العاده ای برای فضاپیمای کاسینی بوجود آورد تا جزییات تغییرات کوتاه مدت در حلقه ها را آشکار کند.

مانند زمین، محور زحل هم کج است. در طول 29 سال حرکت زحل به دور خورشید، اشعه های خورشید از شمال تا جنوب سیاره و به حلقه ها می تابد. تغییر نور خورشید باعث تغییر حرارت حلقه ها که از ذرات یخ تشکیل شده اند می شود و این موضوع تغییر فصل ها است. در طول اعتدال که تنها چند روز طول می کشد، سایه های غیر معمول و ساختار های مواج در نور گرگ و میش روی حلقه های دیده می شود.

یک تیم از دانشمندان کاسینی گزارش دادند که دمای بخشی از حلقه ها بالا تر است. این درجه حرارت بالا تر از حد انتظار باعث شده است تا دانشمندان برخلاف همیشه بتوانند ساختار این حلقه را بررسی کنند.

ریوجی موریشیما از آزمایشگاه پیشران جت ناسا (JPL) در پاساندا، کالیفرنیا، گفت: «در اکثر موارد ما نمی توانیم حلقه های زحل را بیش از عمق ۱ میلی متر بررسی کنیم. اما این واقعیت که یکی از حلقه ها تا حد انتظار سرد نمی شود، به ما اجازه می دهد تا مدلی از ساختار آن فراهم کنیم.»

محققان تصاویر جمع آوری شده طیف مادون قرمز ترکیبی کاسینی در طول زمان های اعتدال را بررسی کردند. این ابزار دمای حلقه ها در طول زمانی که سرد می شوند را نشان می دهد. سپس دانشمندان داده های دما را با مدل های کامپیوتری مقایسه می کنند و سعی می کنند خواص ذرات حلقه ها در یک مقیاس را توصیف کنند.

چیزی که آنها پیدا کردند شگفت انگیز بود. برای گستره عظیمی از حلقه ها، مدل به درستی پیش بینی کرد که در هنگام تاریک شدن حلقه ها، چگونه سرد می شوند. اما برای بخش از قسمت خارجی حلقه بزرگ و اصلی A، دما بسیار گرم تر از مدل های پیشبینی شده، بود. تغییر دما به خصوص در وسط حلقه A برجسته بود.

برای بررسی این اتفاق، موریشیما و همکارانش چگونگی گرم و سرد شدن حلقه های مختف زحل را در طول فصل ها به طور دقیق مطالعه کردند. مطالعات قبلی داده های کاسینی نشان داده اند که ذراتی در حلقه های یخی زحل در بخش خارجی مانند دانه های برف قرار دارند. این مواد خارجی در طول زمان سطح هر ذره را پوشانده اند. بهترین پیشنهاد تیم برای توضیح دمای اعتدال حلقه A این بود که این حلقه از ذرات بزرگی به اندازه 3 فوت ( 1 متر) و از جنس یخ و با پوشش نازک تشکیل شده اند.

موریشیما گفت: «غلظت زیاد تراکم تکه های یخی در این منطقه غیر منتظره است. ذرات حلقه معمولا در زمان 100 میلیون سال گسترش پیدا می کند و به طور مساوی توزیع می شود. »

تجمع ذرات متراکم حلقه در یک منطقه نشان می دهد که برخی از فرایند های زمین شناسی در یک منطقه اتفاق افتاده است و یا چیزی در گذسته ذرات حلقه را محدود کرده. محققان دو توضیح ممکن برای این تجمع پیشنهاد می دهند. ممکن است در 100 میلیون سال گذشته در این محل یک ماه وجود داشته که بر اثر یک ضربه از بین رفته است. اگر چنین باشد بقایای این تجزیه شدن ممکن است به طور مساوی در سراسر حلقه پخش شده باشد. روش دیگر، پیشنهاد می دهد که سنگ یک ماه کوچک، تکه های متراکم یخ را در حالی که درون حلقه حرکت می کردند، حمل کرده است. ماه کوچک می تواند تکه های یخ را از وسط حلقه A با نیروی گرانش پراکنده کرده باشد.

لیندا اسپیلکر از آزمایشگاه پیشران جت ناسا گفت: «این نتیجه بسیار جالب است، زیرا نشان می دهد که ذرات وسط حلقه A از دیگر بخش های حلقه ها جوان تر است. در حالی که بقیه حلقه ها ممکن است به قدمت زحل باشند.»

در طول آخرین سری از چرخش در مدار نزدیک به زحل، کاسینی برای اولین بار جرم حلقه اصلی آن را به طور مستقیم با استفاده از گرانش اندازه گیری خواهد کرد. دانشمندان از جرم حلقه ها برای محدود کردن سن آنها کمک می گیرند.

ترجمه: مائده فرهوش
منبع: [url=http://astronomy.com/news/2015/09/at-saturn-one-of-these-rings-is-not-like-the-others]Astronomy.com[/url]