با این حال، زمانی که کاوشگر کاسینی در سال ۱۳۸۲ برای مطالعه این سیاره رسید، کشف عجیبی انجام داد: تکههای یخ و ذراتی که حلقهها را تشکیل میدهند، به طرز عجیبی تمیز بودند و اثری از غباری که انتظار میرفت در نتیجه برخورد مداوم میکرومETEORoidها طی میلیاردها سال جمع شود، وجود نداشت.
دانشمندان فکر میکردند این یعنی حلقهها همیشه وجود نداشتهاند؛ بلکه عمر آنها چیزی بین ۱۰۰ تا ۴۰۰ میلیون سال است. دایناسورها ممکن بود در حالی روی زمین راه بروند که زحل بدون حلقه در آسمان دیده میشد.
خوب، میتوانید آن تصویر ناخوشایند ذهنی را از ذهنتان پاک کنید. مطالعهای جدید توسط محققان موسسه علوم توکیو و مرکز ملی تحقیقات علمی فرانسه نشان داده که حلقههای زحل ممکن است واقعاً باستانی باشند – همراه با توضیحی مناسب در مورد اینکه چرا یخ درون آنها میتواند همچنان به این اندازه تمیز باقی بماند.
رایوکی هیودو، دانشمند سیارهای از موسسه علوم توکیو گفت: «دادههای کاوشگر کاسینی نشان میداد که حلقهها ممکن است جوان باشند چون بسیار تمیز به نظر میرسند و بسیاری این نتیجهگیری را پذیرفتند. اما کار نظری ما اکنون نشان میدهد که ظاهر تمیز لزوماً به معنای جوان بودن حلقهها نیست.»
وی افزود: «فکر میکنم این دیدگاه مهمی برای هدایت مأموریتهای آینده اکتشافات سیارهای باشد؛ بهتر است فریب نگاه اول را نخورید.»
اگرچه سیارات غولپیکر دیگر در منظومه شمسی نیز حلقه دارند، اما هیچکدام شبیه حلقههای زحل نیستند. مشتری، اورانوس و نپتون همگی دارای حلقههای ظریف و اثیری هستند که به سختی میتوان آنها را بدون طول موجهای مناسب دید.
در مقابل، زحل تقریباً با حلقههای وسیع خود تعریف میشود. احتمالاً در خارج از منظومه شمسی، حلقهها میتوانند رایج باشند، با توجه به تعداد زیاد سیارات غولپیکر گازی که شناسایی شدهاند – اما ما چیز زیادی در مورد حلقههایی مانند حلقههای زحل نمیدانیم.
فرض جوان بودن حلقههای زحل بر اساس عدم وجود غبار در نتیجه بمباران مداوم میکرومETEORoidهای پرسرعت بود که به یخهای حلقه برخورد میکنند. هیودو و همکارانش میخواستند بدانند آیا توضیح دیگری برای ظاهر جوان حلقهها وجود دارد یا خیر. آنها مدلی نظری انجام دادند تا ببینند چه اتفاقی میافتد وقتی یک ذره غبار با سرعت بالا به یخ در خلأ سرد فضا برخورد میکند.
ذرات میکرومETEORoid کوچکتر از ۱۰۰ میکرون با سرعت بالا به دلیل جاذبه قدرتمند زحل حرکت میکنند. در عین حال، تکههای یخی که حلقهها را تشکیل میدهند میتوانند بسیار بزرگتر باشند، از چند سانتیمتر تا چند متر.
وقتی ذرهای که با سرعت بیش از ۲۵ کیلومتر در ثانیه (حدود ۱۵ مایل در ثانیه) به تکه یخ برخورد میکند، به جای آلوده کردن یخ، گرمای ناشی از برخورد باعث تبخیر ذره میکرومETEORoid و ناحیه کوچکی از سطح یخ میشود. برخی از این مواد به نانوذرات متراکم میشوند و بقیه به اتمها و مولکولها تبدیل میشوند.
هیودو توضیح میدهد: «نانوذرات و اتمها و مولکولها در محیط پلاسمایی اطراف زحل باردار میشوند. پس از باردار شدن، میدان مغناطیسی زحل بر مدارهای آنها تأثیر میگذارد.»
وی افزود: «در نهایت، مواد میکرومETEORoid (مواد تیرهکننده حلقهها)، که اکنون به شکل نانوذرات و یونها هستند، یا به سیاره برخورد میکنند یا به جو زحل یا به بیرون از فضا فرار میکنند. در نتیجه، حلقهها بهسختی توسط برخورد میکرومETEORoidها تیره میشوند.»
اگر این درست باشد، حلقههای زحل میتوانند میلیاردها سال عمر داشته باشند. علاوه بر این، این پدیده میتواند به این معنا باشد که حلقههای زحل مدت بیشتری از آنچه قبلاً فکر میکردیم باقی خواهند ماند. کاوشگر کاسینی مقادیر عظیمی از آب را که از حلقههای زحل به سمت سیاره میریزد شناسایی کرد – به اندازهای که هر نیم ساعت یک استخر المپیک پر شود.
مواد مشاهدهشده در حال سقوط بهعنوان نرخی که حلقهها در حال از بین رفتن هستند تفسیر شد؛ با این تخمین که تنها در ۱۰۰ میلیون سال، حلقهها ممکن است دیگر قابل شناسایی نباشند. اما هیودو و همکارانش دریافتند که بارش حلقه ممکن است آب تبخیرشده از بمباران میکرومETEORoidها باشد.
اگر حلقههای زحل قدیمیتر باشند، توضیح آنها آسانتر خواهد شد. منظومه شمسی میلیاردها سال پیش بسیار پرآشوبتر بود و احتمال وقوع رویدادی مانند برخورد بین سیارکها یا سیارات اولیه که ابرهایی از بقایا ایجاد کرد و حلقهها را تشکیل داد، بیشتر بود.
در حال حاضر این تنها یک فرضیه است – اما مطمئناً میتواند به سؤالات مداوم در مورد زحل و حلقههای آن پاسخ دهد. هیودو و همکارانش در حال بررسی بیشتر یافتههای خود هستند.
وی در پایان گفت: «پس از مطالعه ما، همکارم در حال انجام آزمایشهای آزمایشگاهی برای شبیهسازی برخوردهای میکرومETEORoidها به ذرات یخی است. این آزمایشها میتوانند به تأیید بیشتر نتایج ما کمک کنند.»
وی افزود: «علاوه بر این، من رهبری تیمهای علمی در چندین مأموریت اکتشافات سیارهای ژاپن، از جمله یک مأموریت بالقوه برای مطالعه دقیقتر حلقههای زحل را بر عهده دارم. چنین مأموریتی به ما اجازه میدهد از فاصلهای بسیار نزدیکتر از کاسینی به حلقهها نزدیک شویم و رویدادهای برخورد را مستقیماً مشاهده کنیم یا شواهد غیرمستقیمی جمعآوری کنیم که میتواند به روشنتر شدن سن حلقهها کمک کند.»
