De ringen van Saturnus konden wel eens veel ouder zijn dan gedacht
Het idee dat de ringen van Saturnus relatief jong zijn is volgens onderzoekers vreemd in de context van de lange evolutionaire geschiedenis van het zonnestelsel.
De ringen van Saturnus zijn misschien niet jonger dan de dinosauriërs, zoals onlangs werd gesuggereerd, maar bijna net zo oud als de reuzenplaneet zelf, miljarden jaren, zo stelt een nieuw onderzoek.
De leeftijd van de ringen van Saturnus is al lang controversieel. Sommige onderzoekers dachten dat de iconische kenmerken samen met de planeet, ongeveer 4,5 miljard jaar geleden, ontstonden uit het puin dat na de geboorte van het zonnestelsel in een baan om Saturnus was achtergelaten. Anderen suggereerden dat de ringen erg jong zijn, mogelijk ontstaan nadat de zwaartekracht van Saturnus een komeet of een ijzige maan uit elkaar had gescheurd.
Wetenschappers dachten dat een manier om dit mysterie op te lossen was om de ringen van Saturnus nader te bekijken. Na verloop van tijd zouden micrometeoroïden – rotsen kleiner dan een zandkorrel die door de ruimte suizen – tegen de heldere ijzige deeltjes zijn gebotst waaruit de ringen van Saturnus bestaan. De hoeveelheid vuil die op de ringen te zien is zou dan kunnen dienen als een teken van de leeftijd van de ringen.
Toen de Cassini-ruimtesonde van de NASA in 2004 Saturnus bereikte, ontdekte de ruimtesonde dat de ringen van Saturnus er relatief helder en schoon uitzagen. Latere analyses suggereerden dat de ringen van de planeet ongeveer 100 tot 400 miljoen jaar oud waren. Ter vergelijking: dinosauriërs verschenen ongeveer 230 miljoen jaar geleden op Aarde en domineerden het leven op het land totdat een kosmische inslag ongeveer 65 miljoen jaar geleden een catastrofaal einde aan hun heerschappij maakte.
Het idee dat de ringen jong zijn leek echter heel vreemd in de context van de lange evolutionaire geschiedenis van het zonnestelsel, aldus planeetwetenschapper en hoofdonderzoeker Ryuki Hyodo van het Institute of Science in Tokyo. “Een paar miljoen jaar geleden leefden de dinosauriërs op Aarde. Dit zou betekenen dat het zonnestelsel al goed ontwikkeld en relatief stabiel was.”
Daarentegen was het zonnestelsel veel chaotischer toen Saturnus ongeveer 4,5 miljard jaar geleden ontstond, of tijdens het tijdperk dat het Late Heavy Bombardment wordt genoemd, ongeveer 4 miljard jaar geleden. “Veel grote planetaire objecten migreerden en interacteerden nog steeds waardoor de kans op een belangrijke gebeurtenis die tot het ontstaan van de ringen van Saturnus zou kunnen hebben geleid, aanzienlijk toenam.”
Om meer inzicht krijgen in de leeftijd van de ringen van Saturnus ontwikkelden Hyodo en zijn collega’s in de nieuwe studie 3D-computermodellen die botsingen tussen micrometeoroïden en de ringen simuleerden. Deze inslagen vinden doorgaans plaats bij snelheden van ongeveer 108.000 km/u, aldus de onderzoekers.
De onderzoekers ontdekten dat deze snelle botsingen temperaturen van meer dan 9700 °C konden genereren, waardoor micrometeoroïden verdampten. Dit gas zou vervolgens uitzetten, afkoelen en condenseren in het magnetische veld van Saturnus waardoor elektrisch geladen ionen en microscopische deeltjes ontstonden.
De simulaties onthulden vervolgens dat deze geladen deeltje smeestal botsen met Saturnus, ontsnappen aan de zwaartekracht of in de atmosfeer van de planeet worden gesleurd. Heel weinig van dit materiaal leek de ringen te vervuilen waardoor ze relatief schoon bleven, ontdekten de onderzoekers.
“Een schoon uiterlijk betekent niet persé dat de ringen jong zijn”, zei Hyodo.
Hyodo benadrukte dat de nieuwe studie de Cassini-resultaten niet weerlegt. “In plaats daarvan hebben we aangetoond dat onze interpretatie van de Cassini-gegevens mogelijk onjuist is.
Op basis van deze nieuwe lage mate van verduistering die Hyodo en zijn collega’s schatten dat de ringen van Saturnus ondervonden door micrometeoroïde-inslagen, evenals het niveau van verontreiniging dat in de ringen werd gezien suggereerden ze dat de ringen oud zouden kunnen zijn. Hetzelfde proces zou ook van invloed kunnen zijn op het uiterlijk van de ringen van Uranus en Neptunus, evenals op de ijzige manen rond reuzenplaneten, merkten ze op.
“Alles bij elkaar zeg ik dat de ringen van Saturnus waarschijnlijk erg oud zijn – ongeveer 4,5 tot 4 miljard jaar oud”, zei Hyodo. “Als planeetwetenschapper die het ontstaan van het zonnestelsel bestudeert voelt dit resultaat veel natuurlijker aan.”
Hyodo’s collega’s voeren nu laboratoriumexperimenten uit om micrometeoroïde-inslagen op ijzige deeltjes te simuleren in de hoop deze resultaten te ondersteunen.
Daarnaast leidt Hyodo wetenschappelijke teams op verschillende Japanse planetaire verkenningsmissies, waaronder een mogelijke toekomstige missie die is gewijd aan het nauwkeuriger bestuderen van de ringen van Saturnus. “Een dergelijke missie zou ons in staat stellen om de ringen van veel dichterbij te benaderen dan Cassini deed. Hierdoor zouden we inslagen direct kunnen waarnemen of indirect bewijs kunnen verzamelen dat meer licht werpt op de leeftijd van de ringen”, aldus Hyodo.
De wetenschappers publiceerden hun bevindingen op 16 december 2024 online in het tijdschrift Nature Geoscience.
Eerste publicatie: 21 december 2024
Bron: space.com
