Раскрыта природа пылевых структур кольцевой системы Сатурна
В процессе «Больших финальных витков» в августе 2017 г. зонд Кассини пролетел между атмосферой Сатурна и его кольцами, проанализировав частицы пыли.
Новое исследование было посвящено анализу этих данных с использованием новых методов, включая моделирование.
Кассини зарегистрировал 1690 спектров пылевых частиц. Из них 155 определены как силикаты. Это примечательно, учитывая, что кольца Сатурна состоят преимущественно из льда. Более того, оказалось, что по составу данные частицы аналогичны материалу из ближних регионов кольцевой системы: они состоят в основном из кальция и магния и обеднены железом. Это свидетельствует об общем происхождении в кольцах.
Моделирование проявило, что пылевые частицы могли достичь ближних регионов колец при условии размеров до 20 нм и начальной скорости выброса от 25 км/с. Такие параметры могли создаться при высокоскоростных столкновениях микрометеоритов с крупными ледяными объектами в кольцах. При этом происходит мгновенное испарение льда вместе с содержащейся в нем пылью. Это формирует горячий газовый поток. При его остывании силикаты конденсируются в виде наночастиц, которые недостаточно велики для гравитационного захвата кольцевой плоскостью. Данный механизм также объясняет обеднение железом: при быстрой конденсации оно остается в газовой фазе дольше магния и кальция и увлекается потоком или оседает.
Также рассматривалась версия захвата межпланетной пыли гравитацией Сатурна. Однако она была отвергнута на основе отличного состава, характеризующегося большей концентрацией железа и другими элементными соотношениями.
Кроме того, модель объяснила повышение концентрации пылевых частиц у плоскости колец: большинство из них вскоре после выброса возвращается в атмосферу самостоятельно либо вследствие взаимных столкновений. Оставшиеся временно задерживаются на высоких орбитах, образуя пылевую структуру.
Полученные результаты расширяют понимание кольцевых систем. Так, возможно, аналогичные пылевые структуры имеют Юпитер, Уран и Нептун. К тому же они могут объяснять некоторые эффекты протопланетных дисков.
