Waarom heeft Saturnus er ringen omheen?

De opvallende ringen van Saturnus maken het een van de mooiste objecten voor sterrenkijkers om uit te kiezen in de lucht. Het prachtige ringsysteem is zichtbaar, zelfs door een kleine telescoop, hoewel niet met veel detail. De beste uitzichten zijn afkomstig van ruimtevaartuigen, zoals de Voyagers en de Cassini-missies. Door deze nauwe ontmoetingen hebben planetaire wetenschappers veel informatie verzameld die helpt de oorsprong, bewegingen en evolutie van de ringen van Saturnus te verlichten. 

Belangrijkste leerpunten

• De ringen van Saturnus bestaan ​​grotendeels uit ijs, afgewisseld met stofdeeltjes. 
• Saturn beschikt over zes grote ringsystemen, met divisies tussen hen.
• De ringen kunnen gevormd zijn toen een kleine maan te dicht bij Saturnus dwaalde en in stukken brak, maar deeltjes kunnen ook afkomstig zijn van verdwaalde kometen of asteroïden.
• De ringen worden verondersteld vrij jong te zijn, slechts een paar honderd miljoen jaar oud, en volgens NASA zouden ze in de komende honderd miljoen jaar kunnen verdwijnen.

Door een telescoop zien de ringen van Saturnus er bijna solide uit. Sommige vroege astronomen, zoals Jean-Dominique Cassini, konden identificeren wat eruit zag als "gaten" of breuken in de ringen. De grootste hiervan is vernoemd naar de beroemde astronoom, de Cassini-divisie. Aanvankelijk dachten mensen dat de pauzes lege gebieden waren, maar de ruimtevaartuigen van de 20e eeuw toonden aan dat ze ook met materiaal waren gevuld. 

Hoeveel ringen heeft Saturnus??

Er zijn zes belangrijke ringregio's. De belangrijkste zijn de A-, B- en C-ringen. De anderen, D (de dichtstbijzijnde), E, ​​F en G zijn veel zwakker. Een kaart van de ringen toont ze in de volgende volgorde, beginnend net boven het oppervlak van Saturnus en naar buiten bewegend: D, C, B, Cassini Division, A, F, G en E (de meest verre). Er is ook een zogenaamde "Phoebe" -ring die zich op dezelfde afstand bevindt als de maan Phoebe. De ringen worden alfabetisch genoemd in de volgorde waarin ze zijn ontdekt.

Deze afbeelding, gemaakt door het Cassini-ruimtevaartuig, legt de verschillende regio's van het hele ringsysteem vast. NASA / JPL / Space Science Institute / Wikimedia Commons / Public Domain

De ringen zijn breed en dun, met de breedste die zich uitstrekt tot 282.000 kilometer (175.000 mijl) van de planeet, maar op de meeste plaatsen slechts enkele tientallen voet dik. Er zijn duizenden ringen in het systeem, elk bestaande uit miljarden stukjes ijs die in een baan om de planeet draaien. De ringdeeltjes zijn grotendeels gemaakt van zeer zuiver waterijs. De meeste stukken zijn vrij klein, maar sommige zijn zo groot als bergen of zelfs kleine steden. We kunnen ze vanaf de aarde zien omdat ze helder zijn en veel zonlicht reflecteren. 

Artist's concept van samenklonterend ringmateriaal in een baan rond Saturnus. Sommige ringdeeltjes zijn groot, terwijl andere klein zijn. NASA / JPL / Universiteit van Colorado / Wikimedia Commons / Public Domain

Ringdeeltjes worden op hun plaats gehouden door zwaartekrachtinteracties met elkaar en met kleine manen ingebed in de ringen. Deze "herderssatellieten" rijden op de ringdeeltjes.

Hoe Saturnus zijn ringen kreeg

Hoewel wetenschappers altijd hebben geweten dat Saturnus ringen heeft, weten ze niet hoe lang de ringen bestaan ​​en wanneer ze zijn ontstaan. Er zijn twee hoofdtheorieën.

Zo geboren, theorie

Vele jaren gingen wetenschappers ervan uit dat de planeet en zijn ringen vroeg in de geschiedenis van het zonnestelsel ontstonden. Ze geloofden dat de ringen werden gemaakt van bestaande materialen: stofdeeltjes, rotsachtige asteroïden, kometen en grote ijsblokken.

Die theorie bleef gelden tot de eerste verkenningen van ruimtevaartuigen door de Voyager-missies die in 1981 begonnen. Afbeeldingen en gegevens vertoonden veranderingen in de ringen, zelfs gedurende korte perioden. De Cassini-missie heeft aanvullende informatie verstrekt die wetenschappers nog analyseren, wat aangeeft dat ringdeeltjes verloren zijn gegaan gedurende korte perioden. Een andere aanwijzing over de leeftijd van de ringen komt van de zeer zuivere waterijsmake-up van de deeltjes. Wetenschappers beweren dat dit betekent dat de ringen veel, veel jonger zijn dan Saturnus. Oudere ijsdeeltjes zouden na verloop van tijd door stof worden verduisterd. Als dat waar is, dan zijn de ringen die we nu zien misschien niet uit de oorsprong van Saturnus.

Een gebroken maan, theorie twee

Als alternatief kan het huidige ringsysteem zijn gecreëerd toen een maan ter grootte van Mima's ongeveer 200 miljoen jaar geleden te dicht bij Saturnus afdwaalde en uit elkaar brak vanwege de enorme zwaartekracht van Saturnus. De resulterende stukken zouden dan in een baan rond Saturnus zijn gevallen, waardoor de ringen zijn ontstaan ​​die we vandaag zien. Het is mogelijk dat dit maanafbraakscenario vele malen heeft gespeeld gedurende de 4.5 miljard jaar levensduur van de planeet. De ringen die we vandaag zien zijn volgens deze theorie slechts de meest recente set.

Het is ook mogelijk dat een zeer vroege "Titan-achtige" wereld betrokken zou kunnen zijn geweest bij het creëren van de ringen, waardoor een systeem werd gevormd dat veel groter en massiever was dan het systeem dat tegenwoordig wordt gezien.

Wist je dat?

Saturnus is niet de enige planeet met ringen. Giant Jupiter, mysterieuze Uranus en kille Neptunus hebben ze ook.

Hoe ze ook gevormd zijn, de ringen van Saturnus blijven in de loop van de tijd veranderen en krijgen materiaal naarmate kleinere objecten te dichtbij dwalen. Op basis van gegevens die tijdens de Cassini-missie zijn verzameld, denken wetenschappers dat de ringen interplanetair stof aantrekken, wat helpt materialen aan te vullen die na verloop van tijd verloren zijn gegaan. Activiteit in de ringen door de herdersmanen veroorzaakt ook veranderingen in de ringen.

Deze verzameling Cassini-afbeeldingen biedt context voor het begrijpen van de locatie en de schaal van propellervormige kenmerken die worden waargenomen in de A-ring van Saturnus. NASA / JPL / Space Science Institute / Wikimedia Commons / Public Domain

De toekomst van de ringen van Saturnus

Wetenschappers hebben een aantal theorieën over hoe de huidige ringen zouden kunnen verdwijnen, maar de meesten zijn het erover eens dat ze waarschijnlijk niet lang zullen duren. Nieuwe ringen zouden zich alleen vormen als er iets in de buurt kwam dat uit elkaar scheurde. Andere kleinere deeltjes, die door de nabijgelegen manen worden gedreven, kunnen zich naar de ruimte verspreiden en verloren gaan voor het systeem. Terwijl de manen zelf naar buiten migreren, zullen de ringdeeltjes die ze "hoeden" zich verspreiden.

Deeltjes kunnen "regenen" in Saturnus of verdwijnen in de ruimte. Bovendien kunnen bombardementen door en botsingen met meteoroïden deeltjes uit de baan slaan. Na verloop van tijd kunnen deze acties ervoor zorgen dat de ringen massa verliezen en uiteindelijk volledig verdwijnen. Cassini-gegevens wijzen op het idee dat de huidige ringen hoogstens een paar honderd miljoen jaar oud kunnen zijn. Ze kunnen slechts nog eens honderd miljoen jaar duren voordat ze verdwijnen naar de ruimte of naar de planeet. Dat betekent dat de ringen van Saturnus kortstondig zijn vergeleken met de planeet zelf, en dat de planeet vele sets ringen had kunnen hebben omdat kleinere werelden te dicht in de buurt van Saturnus 'leven dwaalden.

Eén ding is waar wetenschappers het over eens zijn - tijd betekent verschillende dingen voor de levensduur van een planeet, en we zullen de verbluffende ringen van Saturnus nog vele millennia meer kunnen waarderen.

bronnen

Grossman, Lisa. "De ringen van Saturnus kunnen versnipperd zijn." Wetenschappelijk nieuws voor studenten, 24 januari 2018. 

"Hoe dik zijn de ringen van Saturnus?" Reference Desk, Hubblesite.

"Saturnus." NASA, 25 april 2019.

Steigerwald, Bill. "NASA-onderzoek onthult dat Saturnus zijn ringen verliest tegen het 'Worst-Case-Scenario'-tarief." Nancy Jones, NASA, 17 december 2018, Greenbelt, Maryland.