Многие из нас знакомы с изображениями планеты Сатурн и её безошибочно узнаваемым кольцом. На самом деле у Сатурна не одно кольцо — если вы посмотрите в телескоп, вы увидите, что в действительности их у Сатурна как минимум восемь. Подобное называется кольцевой системой.

Сатурн — не единственная планета с кольцами. У Юпитера, Нептуна и Урана тоже имеются кольцевые системы, но их кольца меньше, тусклее и их труднее увидеть.

Эти кольца состоят из миллиардов мелких частиц, вращающихся по орбите вблизи своей планеты. Однако то, из чего состоят эти частицы, может варьироваться от планеты к планете. Даже кольца в одной и той же кольцевой системе могут быть выполнены из разных вещей.

Из чего состоят кольца вокруг планет?Изображение: viktorov.pro/Shutterstock

Радиоволны

Мы можем начать получать представление о том, из чего состоят эти частицы, выяснив, насколько они велики и насколько тяжелы. Один из способов сделать это — использовать технику, называемую радиооккультизацией.

Объекты в космосе с изменяющимся магнитным полем, такие как планеты или даже космические спутники, излучают радиоволны. Когда они проходят через кольца вокруг планет, на эти радиосигналы по-разному воздействуют частицы в кольце, в зависимости от размера частиц и их веса. Если радиосигналы показывают, что частицы тяжёлые, они могут быть сделаны из такого материала, как железо. Менее тяжёлые частицы могут быть выполнены из менее плотного материала, например, алюминия.

Мы также можем измерить степень отражения частиц, чтобы понять, из чего они сделаны и в каком состоянии находятся — например, жидкие они или твёрдые. Вода может пребывать в разных состояниях: она может быть жидкой, но также может быть твёрдой, как лёд или снег. Лёд отражает сильнее, чем вода, снег же, в свою очередь, имеет отражающую силу больше, чем лёд или вода. Благодаря таким измерениям мы знаем, что частицы кольца Сатурна в основном состоят из водяного льда.

Система колец Юпитера состоит из мелких частиц пыли, но это не частицы водяного льда, как на Сатурне. Вместо этого данные частицы, вероятно, являются каменистыми, состоящими из материалов, аналогичных астероидам и каменистым спутникам.

А как насчёт Урана: до сих пор неизвестно, из чего сделаны его кольца — они тёмные и не очень отражают. Это говорит о том, что они сделаны не из водяного льда. Вместо этого они могут быть частицами пыли, изготовленными из углерода или содержащими углерод, например, уголь.

Кольца Нептуна ещё темнее, чем у Урана, а их плотность позволяет предположить, что они сделаны из ещё более мелкой пыли. Скорее всего, это какой-то углерод или источник углерода, например, метановый лёд.

Из чего состоят кольца вокруг планет?
Изображение Сатурна и его колец, сделанное космическим аппаратом Кассини в 2014 году. Изображение: NASA/JPL-Caltech/Space Science Institute, CC BY-NC-ND

Измерение света

Чтобы получить более подробную информацию о том, из чего состоят кольца, учёные исследуют свет, излучаемый частицами. Они делают это, разделяя свет на радугу — точно так же, как капли дождя разделяют солнечный свет на радугу. Эта радуга называется спектром, и она может рассказывать подробную информацию о цвете частиц и о том, из чего они сделаны. На данный момент Сатурн — единственная планета, для которой у человечества есть спектры высокого разрешения, которые рассказывают о его кольцах.

Измерение спектров частиц кольца Сатурна показывает, что, помимо водяного льда, они также содержат железо и органические вещества, известные как толины, которые придают им лёгкий красноватый цвет. Некоторые из этих частиц могут быть размером с песчинку, а другие — с 2-этажный автобус.

Новый телескоп, называемый космическим телескопом Джеймса Уэбба, вскоре сможет более подробно изучить эти кольцевые системы и измерить их спектры, чтобы узнать больше о том, из чего они сделаны. Возможно, с помощью этого нового телескопа учёные даже найдут кольца вокруг лун, а не только планет.


Понравилось? Поделитесь с друзьями!

Комментарии

- комментариев