De mest uigennemsigtige dele af Saturns ringe - de dele, der ser mest tæt sammen - indeholder ikke altid mere materiale. Et andet stort Saturn-mysterium!
Saturn og dens ringe via det kredsende rumfartøj Cassini.
Saturns ringe ser solide ud gennem teleskoper, og i hundreder af år troede mange at de var solide. Men soliditeten af Saturns ringe viste sig at være en illusion, og da rumfartøjer er begyndt at udforske solsystemet, har vi kendt Saturns ringe som milliarder af separate måneskaller. Nu - ved hjælp af data fra NASAs Cassini-mission - viste forskere, der "vejes" de centrale dele af Saturns B-ring for første gang, at Saturns ringe præsenterer os for en anden optisk illusion. Deres resultater viser, at de tættere-leder områder i ringene indeholder ikke nødvendigvis mere materiale.
Faktisk sagde de, selvom nogle dele af B-ringen er op til 10 gange mere uigennemsigtige (mindre gennemgang) end den nærliggende A-ring, kan B-ringen kun have to til tre gange A-ringens masse.
Forskerne sagde i en erklæring fra JPL:
Det virker intuitivt, at et uigennemsigtigt materiale skal indeholde flere ting end et mere gennemskinneligt stof. For eksempel har mudret vand mere suspenderede partikler af snavs i det end klarere vand. På samme måde kan du måske tro, at mere i uklarheder i Saturn ringe indeholder en større koncentration af materiale end steder, hvor ringene synes mere gennemsigtige.
Men denne intuition gælder ikke altid ...
overraskende lille sammenhæng mellem hvor tæt en ring kan synes at være - med hensyn til dens opacitet og refleksionsevne - og mængden af materiale den indeholder.
Undersøgelsen blev offentliggjort online af tidsskriftet Icarus i slutningen af januar 2016.
Saturns B-ring er den mest uigennemsigtige af hovedringene, der forekommer næsten sort i dette Cassini-billede taget fra ringplanens ikke-oplyste side. En ny undersøgelse viser, at B-ringen ikke indeholder mere materiale. Billede via NASA / JPL-Caltech / Space Science Institute
Nogle dele af Saturns B-ring er op til 10 gange mere uigennemsigtige end den nærliggende A-ring, men B-ringen vejer muligvis kun to til tre gange A-ringens masse. Billede via NASA / JPL-Caltech / Space Science Institute
Disse forskere bestemte massetæthed af B-ringen - dens masse pr. enhedsvolumen - flere steder ved analyse spiraldensitetsbølger. Ifølge JPL-erklæringen er disse:
... finskala ringfunktioner skabt af tyngdekraft, der trækker på ringpartikler fra Saturns måner, og planetens egen tyngdekraft. Strukturen af hver bølge afhænger direkte af mængden af masse i den del af ringene, hvor bølgen er placeret.
De brugte en ny teknik til at analysere data fra Cassini-rumfartøjet, opnået da dens instrumenter kiggede gennem ringene mod en lys stjerne.
Selvom disse forskere kun udførte deres unikke analyse for Saturns B-ring, siger de, at resultaterne er i overensstemmelse med tidligere undersøgelser, der brugte forskellige teknikker til at drage lignende konklusioner om Saturns andre hovedringe.
De sagde, at de også fandt, at selvom opaciteten af B-ringen varierede med en stor mængde over dens bredde, varierede massen - eller mængden af materiale - ikke meget fra sted til sted.
Og de sagde, at denne nye undersøgelse af massen af Saturns ringe har vigtige konsekvenser for ringenes alder og forklarer:
En mindre massiv ring ville udvikle sig hurtigere end en ring indeholdende mere materiale og blive mørkere af støv fra meteoritter og andre kosmiske kilder hurtigere.
Jo mindre massiv B-ring er, jo yngre kan den være - måske et par hundrede millioner år i stedet for et par milliarder.
B-ringen er den lyseste af Saturns ringe, når den ses i reflekteret sollys. Billedkredit: NASA / JPL-Caltech / Space Science Institute
Studiens hovedforfatter er Matthew Hedman, en Cassini-deltagende videnskabsmand ved University of Idaho, Moskva. Herman forsøgte at forklare det tilsyneladende modintuitive resultat af sin undersøgelse ved at sige:
På nuværende tidspunkt er det langt fra klart, hvordan regioner med den samme mængde materiale kan have så forskellige opaciteter. Det kan være noget, der er forbundet med størrelsen eller tætheden af de enkelte partikler, eller det kan have noget at gøre med ringenes struktur.
Cassini medundersøger Phil Nicholson fra Cornell University, Ithaca, New York, tilføjede:
Udseende kan være bedragende. En god analogi er, hvordan en tåget eng er meget mere uigennemsigtig end en swimmingpool, selvom poolen er tættere og indeholder meget mere vand.
På trods af den lave masse, der findes af Hedman og Nicholson, menes B-ringen stadig at indeholde størstedelen af materiale i Saturns ringsystem, sagde disse forskere.
De sagde, at en mere præcis måling af den samlede masse af Saturns ringe er på vej. Tidligere havde Cassini målt Saturns tyngdekraftfelt og fortalt forskerne den samlede masse af Saturn og dens ringe. I 2017 bestemmer Cassini massen af Saturn alene ved at flyve lige inden for ringe i den sidste fase af sin mission.
Forskellen mellem de to målinger forventes endelig at afsløre ringenes ægte masse.