วงแหวนน้ำแข็งของดาวเสาร์อาจมีอายุมากกว่าที่ปรากฏมาก เนื่องจากต้านทานมลพิษจากการชนกับเศษหิน
ฮโยโดและคณะ- ชี้ให้เห็นว่าวงแหวนดาวเสาร์ที่อายุยังน้อยอาจมีสาเหตุมาจากความต้านทานต่อมลภาวะ มากกว่าที่จะบ่งบอกถึงอายุการก่อตัวที่ยังน้อย เครดิตรูปภาพ: NASA / ESA / Hubble / A. Simon, ศูนย์การบินอวกาศ Goddard ของ NASA / MH Wong, มหาวิทยาลัยแคลิฟอร์เนีย, Berkeley / ทีม OPAL
ครั้งหนึ่งเคยคิดว่าเก่าแก่ บางทีอาจก่อตัวพร้อมๆ กับดาวเคราะห์ดวงนี้ เมื่อประมาณ 4.5 พันล้านปีก่อน
เมื่อเวลาผ่านไป การชนกับอุกกาบาตขนาดเล็กจะทำให้อนุภาคหินและน้ำแข็งที่ประกอบกันเป็นวงแหวนสกปรกและทำให้มืดลง
อย่างไรก็ตาม เมื่อยานอวกาศแคสสินีของ NASA ไปถึงดาวเสาร์ในปี 2547 ก็สังเกตว่าวงแหวนของดาวเสาร์ดูค่อนข้างสว่างและสะอาด
“วงแหวนของดาวเสาร์มาแล้วจะต้องมีอายุประมาณ 100 ถึง 400 ล้านปีตามสมมติฐานที่ว่าการทิ้งระเบิดไมโครอุกกาบาตที่ไม่ใช่น้ำแข็งจะทำให้วงแหวนมืดลงเมื่อเวลาผ่านไป และการสังเกตของแคสซินีบ่งชี้ว่าอนุภาคของวงแหวนดูเหมือนจะค่อนข้างสะอาด” ดร. ริวกิ เฮียวโด กล่าว จากสถาบันวิทยาศาสตร์โตเกียวและคณะ
“การประเมินอายุยังน้อยเหล่านี้สันนิษฐานว่าวงแหวนก่อตัวจากอนุภาคน้ำแข็งน้ำบริสุทธิ์ที่มีประสิทธิภาพในการสะสมสูงซึ่งกระทบกับวัสดุไมโครอุกกาบาตที่ไม่ใช่น้ำแข็ง”
ในการศึกษาครั้งใหม่นี้ นักวิจัยได้จำลองการชนกันระหว่างไมโครอุกกาบาตกับอนุภาควงแหวนน้ำแข็งโดยใช้แบบจำลองคอมพิวเตอร์
พวกเขาพบว่าการชนที่ความเร็วสูงสามารถนำไปสู่การกลายเป็นไอของอุกกาบาตขนาดเล็ก จากนั้นไอระเหยจะขยายตัว เย็นลง และควบแน่นภายในสนามแม่เหล็กของดาวเสาร์เพื่อสร้างอนุภาคนาโนและไอออนที่มีประจุ
การจำลองของทีมเผยให้เห็นว่าอนุภาคมีประจุเหล่านี้ชนกับดาวเสาร์ ถูกลากเข้าสู่ชั้นบรรยากาศ หรือไม่ก็หนีจากแรงโน้มถ่วงของโลกโดยสิ้นเชิง
ผลก็คือ นักวิทยาศาสตร์แนะนำว่ามีสารนี้สะสมอยู่บนวงแหวนเพียงเล็กน้อย ทำให้พวกมันอยู่ในสภาพที่ค่อนข้างสะอาด
พวกเขาแนะนำว่าระดับมลพิษที่ต่ำมากอาจหมายความว่าวงแหวนของดาวเสาร์มีอายุหลายพันล้านปีและยังคงดูอ่อนเยาว์อยู่เสมอ
แม้ว่าจำเป็นต้องมีการวิจัยเพิ่มเติม แต่กระบวนการนี้อาจเกิดขึ้นในวงแหวนของดาวยูเรนัสและเนปจูน เช่นเดียวกับบนดวงจันทร์น้ำแข็งรอบดาวเคราะห์ยักษ์
“ผลกระทบความเร็วสูงที่นำไปสู่การสร้างอนุภาคนาโนและไอออนที่มีประจุอาจเกิดขึ้นในสถานที่ต่างๆ เช่น วงแหวนยูเรเนียนและเนปจูน และดวงจันทร์น้ำแข็งรอบดาวเคราะห์ยักษ์” ผู้เขียนกล่าว
แม้ว่ากลไกนี้อาจไม่เปลี่ยนแปลงองค์ประกอบจำนวนมากของเป้าหมายที่ได้รับผลกระทบ แต่ก็ชี้ให้เห็นว่าองค์ประกอบพื้นผิวอาจเปลี่ยนแปลงได้”
นอกจากนี้ วัสดุใหม่จากตัวส่งผลกระทบอาจไม่สามารถรวมเข้ากับวงแหวนหรือพื้นผิวของดวงจันทร์ได้อย่างมีประสิทธิภาพ แต่จะถูกขนส่งไปที่อื่นแทน”
ดังนั้น ความแตกต่างเชิงองค์ประกอบจำนวนมากที่พบในระบบวงแหวนต่างๆ ของดาวเคราะห์ยักษ์อาจเป็นผลมาจากกระบวนการก่อตัวของมัน เช่น เมื่อวัสดุก่อสร้างมาจากภายนอกระบบ แทนที่จะเป็นพลวัตภายหลังการก่อตัว”
ที่ศึกษาได้รับการตีพิมพ์ในวารสารสัปดาห์นี้ธรณีศาสตร์ธรรมชาติ-
-
อาร์.ฮโยโดและคณะ- ความต้านทานต่อมลพิษของอนุภาควงแหวนของดาวเสาร์ระหว่างการชนของอุกกาบาตขนาดเล็กแนท. ธรณีวิทยาเผยแพร่ออนไลน์เมื่อวันที่ 16 ธันวาคม 2024; ดอย: 10.1038/s41561-024-01598-9
