Sinds Galileo Galilei zo'n 400 jaar geleden de schitterende ringen van Saturnus ontdekte, hebben wetenschappers zich afgevraagd hoe en wanneer ze zijn ontstaan. Nu, als Lisa Grossman bij ScienceNews rapporten, onderzoekers die gegevens van het Cassini-ruimtevaartuig analyseren, suggereren dat ze eigenlijk overblijfselen zijn van ten minste een van de manen van Saturn - en ze zijn een verrassend recente toevoeging.
De ringen van Saturnus zijn iets van een puzzel voor astronomen. Sommigen hebben eerder gesuggereerd dat de schijven van steen en ijs brokken restmateriaal van de formatie van de planeet zouden kunnen zijn en er miljarden jaren zijn geweest. Maar wetenschappers uit het verleden hebben het idee geopperd dat ze ook restanten van saturnische manen zouden kunnen zijn.
Maar geen van beide bronnen past helemaal. Onderzoekers hebben betoogd dat als de ringen er al waren sinds de oprichting van Saturnus ongeveer 4 miljard jaar geleden, de ringen donkerder zouden moeten zijn. De constante kosmische straling die bombardeert sinds die vroege formatie de rots en het ijs had moeten verduisteren, beweren ze. Aan de andere kant beweren anderen dat het ringsysteem waarschijnlijk behoorlijk dicht is. Als ze zich niet in de vroege dagen van Saturnus vormden, waar kwam al dat materiaal dan vandaan in ons relatief schone zonnestelsel?
Nu bieden nieuwe inzichten van het Cassini-ruimtevaartuig, gepresenteerd op de Fall Meeting van de American Geophysical Union in New Orleans, enkele aanwijzingen. Het vaartuig voerde 22 gedurfde dips uit door de opening tussen Saturnus en zijn ringen voordat het afgelopen september de planeet insloeg. En zoals Paul Voosen van Science meldt, kon Cassini tijdens die laatste stappen de dichtheid van de B-ring bepalen met behulp van het Doppler-effect. Wat onderzoekers vonden is dat de ring, die ongeveer 80 procent van de massa van de ringen uitmaakt, lang niet zo dicht is als aanvankelijk werd gedacht. De massa is slechts gelijk aan ongeveer 40 procent van de kleine Mima's van Saturnus.
Een tweede bewijslijn komt uit 12 jaar gegevens verzameld door de Cosmic Dust Analyzer van Cassini. Zoals Voosen meldt, worden Saturnus en zijn ringen voortdurend bekogeld door een regen van stof en micrometeorieten van de randen van het zonnestelsel, die het heldere waterijs dat in zijn ringen wordt gevonden, in de loop van de tijd donkerder zou moeten maken. Tot Cassini wisten onderzoekers niet hoeveel van dit materiaal de planeet bombardeerde, maar met behulp van de ambachtelijke gegevens schatten onderzoekers dat de ringen ongeveer 150 miljoen tot 300 miljoen jaar oud zijn - of zelfs jonger.
Planetaire wetenschapper Larry Esposito van de Universiteit van Colorado, Boulder, die niet bij het onderzoek betrokken was, geloofde eerder dat de ringen aan de oudere kant waren. Maar hij vertelt Voosen dat het bewijs overtuigend is. "Deze twee Cassini-resultaten beweren echt sterk dat de ringen jong zijn, misschien minder dan 200 miljoen jaar", zegt hij.
Er waren eerdere aanwijzingen dat de ringen niet zo dicht waren als gedacht. Zoals Espisito uitlegt, suggereerden gegevens van de Voyager-missie in de jaren 1980 een vergelijkbare lage mas, maar onderzoekers twijfelden aan het resultaat. Hij vertelt Grossman dat, hoewel wetenschappers niet precies weten hoe de ringen gevormd zijn, het mogelijk is dat een maan die half zo groot is als Mimas ongeveer 200 miljoen jaar geleden uit elkaar werd gescheurd en het materiaal produceerde dat in de ring samenvloeide.
Het is zelfs mogelijk dat Saturnus een ringcyclus doorloopt. In 2016 hebben onderzoekers de verschillende banen van enkele 62 bekende manen van Saturn gemodelleerd. Door de getijdenkrachten van Saturnus te onderzoeken, ontdekten ze dat de innerlijke manen waarschijnlijk heel jong zijn, minder dan 100 miljoen jaar oud, die zich vormen tijdens de tijd van de dinosauriërs. De onderzoekers geloven dat deze jonge manen en het ringsysteem zijn gemaakt toen de baan van een vorige generatie saturnische manen werd verstoord, waardoor ze op elkaar botsten; de overblijfselen werden vervolgens in ringen gesnipperd. Na verloop van tijd vloeiden de ringen samen in nieuwe manen.
In zekere zin zijn de prachtige ringen van Saturnus een kortstondig geschenk aan astronomen. "We hebben gewoon het geluk dat we intelligent leven op aarde hebben ontwikkeld en een ruimtevaartuig naar Saturn hebben gelanceerd gedurende de 200 miljoen jaar dat er toevallig ringen omheen zijn, " vertelt Esposito aan Grossman.
Dit is niet het eerste geweldige inzicht van de Grand Finale-duiken van Cassini. Eerder deze week hebben onderzoekers ook aangekondigd dat de ringen de dichtheid van de ionosfeer van de planeet beïnvloeden.
