새로운 연구는 토성의 고리에 결정적인 나이를 두었습니다 -- 그들은 정말 젊 습니다 - ScienceDaily

콜로라도 볼더 대학(University of Colorado Boulder)의 물리학자 사샤 켐프(Sascha Kempf)가 이끄는 새로운 연구는 토성의 고리가 놀라울 정도로 젊다는 가장 강력한 증거를 제시했습니다.

이 연구는 저널에 5월 12일 게재될 예정입니다. 과학 발전, 토성의 고리의 나이는 4억년을 넘지 않습니다. 그것은 고리를 약 45억년 된 토성보다 훨씬 젊게 만듭니다.

CU Boulder의 대기 및 우주 물리학 연구소(LASP) 부교수인 Kempf는 “어떤 면에서 우리는 James Clerk Maxwell에서 시작된 질문에 대해 결론을 내렸습니다.”라고 말했습니다.

연구원들은 특이한 주제인 먼지처럼 보일 수 있는 것을 연구함으로써 그 종결에 도달했습니다.

Kempf는 암석 물질의 작은 알갱이가 거의 일정하게 지구의 태양계를 통과한다고 설명했습니다. 경우에 따라 이 플럭스는 토성의 고리를 구성하는 얼음을 포함하여 행성체에 얇은 먼지 층을 남길 수 있습니다.

새로운 연구에서 그와 그의 동료들은 이 먼지층이 얼마나 빨리 쌓이는지를 연구함으로써 토성의 고리에 날짜를 기입하기 시작했습니다.

Kempf는 “집에 있는 카펫과 같은 고리에 대해 생각해보세요.”라고 말했습니다. “깨끗한 카펫이 깔려 있다면 기다리기만 하면 됩니다. 먼지가 카펫에 쌓일 것입니다. 반지도 마찬가지입니다.”

2004년부터 2017년까지 팀은 NASA의 후기 카시니 우주선에 탑재된 우주 먼지 분석기라는 장비를 사용하여 토성 주위를 비행하는 먼지 얼룩을 분석했습니다. 그 13년 동안 연구원들은 행성의 가까운 이웃 너머에서 유래한 163개의 곡물만을 수집했습니다. 하지만 그것으로 충분했다. 그들의 계산에 따르면 토성의 고리는 불과 수억 년 동안만 먼지를 모으고 있었을 가능성이 높습니다.

다시 말해 행성의 고리는 우주적 관점에서 눈 깜짝할 사이에 발생하는(잠재적으로 사라지는) 새로운 현상입니다.

Kempf는 “우리는 반지의 나이를 대략 알고 있지만 다른 문제는 해결하지 못합니다.”라고 말했습니다. “우리는 여전히 이 고리가 처음에 어떻게 형성되었는지 모릅니다.”

갈릴레오에서 카시니까지

연구원들은 400년 이상 동안 이 반투명해 보이는 고리에 매료되었습니다. 1610년 이탈리아의 천문학자 갈릴레오 갈릴레이는 그것이 무엇인지 몰랐지만 처음으로 망원경을 통해 그 특징을 관찰했습니다. (갈릴레오의 원본 그림은 링을 물병의 손잡이처럼 보이게 합니다). 1800년대에 스코틀랜드의 과학자 맥스웰은 토성의 고리가 단단할 수 없으며 대신 많은 개별 조각으로 구성되어 있다고 결론지었습니다.

오늘날 과학자들은 토성이 셀 수 없이 많은 얼음 덩어리로 구성된 7개의 고리를 가지고 있다는 것을 알고 있으며, 대부분은 지구의 바위보다 크지 않습니다. 전체적으로 이 얼음의 무게는 토성의 위성 미마스의 절반 정도이며 행성 표면에서 거의 175,000마일 뻗어 있습니다.

Kempf는 20세기 대부분 동안 과학자들은 고리가 토성과 동시에 형성되었을 가능성이 있다고 가정했다고 덧붙였습니다.

그러나 그 아이디어는 몇 가지 문제를 제기했습니다. 즉, 토성의 고리는 반짝반짝 깨끗합니다. 관측에 따르면 이러한 특징은 부피 기준으로 대략 98%의 순수한 물 얼음으로 구성되어 있으며 소량의 암석 물질만 포함되어 있습니다.

Kempf는 “그렇게 깨끗한 것으로 끝나는 것은 거의 불가능합니다.”라고 말했습니다.

카시니는 토성의 고리에 결정적인 나이를 넣을 수 있는 기회를 제공했습니다. 우주선은 2004년 토성에 처음 도착했고 2017년 의도적으로 행성 대기권에 충돌할 때까지 데이터를 수집했습니다. 약간 양동이 모양의 우주 먼지 분석기는 윙윙거리는 작은 입자를 퍼냈습니다.

LASP의 엔지니어와 과학자들은 2024년에 발사될 예정인 NASA의 Europa Clipper 임무를 위해 훨씬 더 정교한 먼지 분석기를 설계하고 제작했습니다.

팀은 이 행성간 먼지가 매년 토성의 고리의 각 평방피트에 1그램 미만의 먼지를 기여할 것이라고 추정했습니다. 이전 연구에서도 고리가 젊을 수 있다고 제안했지만 먼지 축적에 대한 결정적인 측정은 포함하지 않았습니다.

행운의 뇌졸중

반지는 이미 사라지고 있을지도 모릅니다. 이전 연구에서 NASA 과학자들은 얼음이 지구에 천천히 비가 내리고 있으며 앞으로 1억년 안에 완전히 사라질 수 있다고 보고했습니다.

갈릴레오와 카시니 우주선이 관측할 수 있었던 시기에 이러한 일시적인 특징이 존재했다는 것은 사실이 되기에는 너무 좋아 보인다고 Kempf는 말했습니다. 그리고 처음에 고리가 어떻게 형성되었는지에 대한 설명이 필요합니다. 예를 들어 일부 과학자들은 토성의 고리가 행성의 중력이 달 중 하나를 산산조각 낼 때 형성되었을 수 있다고 가정했습니다.

“고리가 수명이 짧고 역동적이라면 왜 지금 보고 있는 걸까요?” 그는 말했다. “행운이 너무 크네요.”

새로운 연구의 공동 저자로는 유럽 우주국의 Nicolas Altobelli; Freie Universität Berlin의 Jürgen Schmidt; NASA Ames 연구 센터의 Jeffrey Cuzzi와 Paul Estrada; 그리고 Universität Stuttgart의 Ralf Srama.

출처: https://www.sciencedaily.com/releases/2023/05/230512144752.htm