Čudesni svijet Saturnovih prstena

Ponedjeljak, 11. rujna 2006. u 05:29 sati

Saturnov prsten nije kompaktan. On se zapravo sastoji od tisuća drugih prstena, a njih čine krhotine različitog sastava. To su nam pokazale svemirske letjelice koje su proletjele pokraj Saturna i poslale nam njegove fotografije. Prva je do njega stigla letjelica Pioneer 11, 1979. godine. Slijedile su Voyager 1 i Voyager 2, a zadnja je do Saturna, 01. srpnja 2004. godine, došla letjelica Cassini-Huygens, udruženi projekt NASA i ESA. Zadatak joj je proučavati Saturn. Saturnov prsten je izuzetno tanak, manje od jednog kilometra. No, kada ga gledamo sa Zemlje, primjećujemo da  u sebi ima tamnu prugu. Riječ je o Cassinijevoj pukotini. Takvih pukotina ima više i one dijele prsten na nekoliko važnijih dijelova.


Ova impresivna fotografija pokazuje od čega se sastoji Saturnov prsten, tisuće manjih prstena
čine dinamičan sustav prstenova oko ovog planeta
Image Credit: NASA/JPL/Space Science Institute

Najširu pukotinu u sustavu Saturnovih prstena, onu Cassinijevu, svojom silom težom stvara Saturnov mjesec Mimas. Mimas je s promjerom od 400 kilometara, Saturnu najbliži veliki mjesec, te je od oboda prstena A, granice glavnog Saturnovog prstena, udaljen samo oko 50 tisuća kilometara.


Saturnov mjesec Mimas kako ga je vidjela letjelica Cassini
Image Credit: NASA/JPL/Space Science Institute

Premda je gotovo posve načinjen od vodenog leda, iako je masom gotovo dvije tisuće puta manji od našeg Mjeseca, zahvaljujući blizini prstenima, Mimas je tijekom milijuna godina ostvario značajan upliv na njihovu geometriju. Orbitalna brzina tijela koja obilazi Saturn ovisi o njihovoj udaljenosti od planeta. Što im je tijelo bliže to se naravno, giba brže i obratno. To vrijedi kako za krhotine koje tvore prstene, tako i za same mjesece.


Grafički prikaz odnosa koji vladaju u Saturnovim prstenima
NASA/JPL/Caltech

Inače unutarnji rub Cassinijeve pukotine nalazi se na mjestu gdje čestice prstena imaju ophodno vrijeme upola kraće od Mimasovog. Za svaku Mimasovu orbitu one načine dva obilaska oko Saturna, te kažemo, da se nalaze u rezonanciji s tim mjesecom. Kada god neko tijelo u prstenu prođe ispod Mimasa, mjesec ga gravitacijski malo potegne prema gore. U slučaju krhotina u Cassinijevoj pukotini, do toga potezanja dolazi u svakom drugom obilasku oko Saturna, uvijek na istom mjestu na stazi i uvijek u istom pravcu. Ti su mali pomaci nakon dugog vremena većinu krša iz pukotine premjestili na njen vanjski rub i više nema spomenute rezonancije. U pojasu u kojemu krhotine naprave tri obilaska oko planeta za jedan Mimasov, sličnim je mehanizmom formirana i manje upadljiva granica između prstena B i prstena C.


Saturnov mjesec Atlas - Image Credit: NASA/JPL/Space Science Institute

Vanjsku granicu prstena A određuje mali mjesec Atlas (promjera 18.5 x 17.2 x 13.5 kilometara), njegov pastir mogli bi reći, no kako su Atlas i Mimas u rezonanciji od 3 naprama 2, mali se satelit u svojoj stazi vjerojatno nalazi upravo zahvaljujući Mimasu. To bi značilo da Mimas, posredno preko ovog malog Atlasa, regulira i vanjsku ivicu najsjajnijeg dijela prstena.


Epimetheus i Janus - Image Credit: NASA/JPL/Space Science Institute

U mehanizam su uključena i dva manja ali prstenu bliža mjeseca koja dijele istu orbitu. To su Epimetheus (promjera 144×108×98 kilometara) i Janus (promjera 196×192×150 kilometara). Taj neobični par orbitira u rezonanciji od 6 naprama 7 u odnosu na obod prstena A. Mimas bi mogao biti umiješan i u nastanak Enckeove pukotine u kojoj se nalazi i koju čisti majušni mjesec zvan Pan (promjera 10 kilometara). Taj se procjep nalazi blizu vanjskog ruba prstena A, a Pan se po svoj prilici skrasio na tome mjestu, jer mu je to ophodno vrijeme takvo, da za njegovih pet obilazaka oko Saturna, Mimas načini samo tri obilaska.


U Enckeovoj pukotini nalazi se Saturnov majušni mjesec Pan
Image Credit: NASA/JPL/Space Science Institute

Mimas nije jedini mjesec koji rezonancijom oblikuje prstene planeta. Usred Saturnova prstena C nalazi se uzak Colombov procjep širok svega stotinjak kilometara. U njemu je pak još uži i vrlo sjajni, takozvani Titanov prstenčić, uočljivo eliptičnog oblika. Osi elipse koju opisuje, i same kruže, to jest precesiraju, i to s periodom koji je jednak ophodnom vremenu velikog mjeseca Titana. Izbočeni kraj elipse pri tome je uvijek okrenut prema Titanu.


Colombov procjep - Image Credit: NASA/JPL/Space Science Institute

Naravno, gravitacijski utjecaj ne vrše samo veliki mjeseci, oni to samo čine u većoj mjeri. Svaka dva tijela u Saturnovu sustavu, ma kako mala bila, remete jedno drugo gibanje, stvarajući dinamični ustroj zapanjujuće složenosti. Za postizanje sklada kojeg opažamo, osim Newtonovog zakona gravitacije, bilo je potrebno još jedino vrijeme. A njime, vremenom, Sunčev sustav zaista obiluje.


Saturnov E prsten. Vide se dva mala mjeseca Calypso (promjera 22 km) i Helene (promjera 32 km)
Image Credit: NASA/JPL/Space Science Institute

Prsten E, difuzni vanjski prsten planeta Saturna, sazdan je od čestica leda izbačenih iz Saturnovog mjeseca Enceladusa (promjera 256.3 x 247.3 x 244.6 kilometara). Za razliku od ostalih Saturnovih prstena, čestice koje ga tvore plave su boje i mikroskopske veličine, široke otprilike jedan mikron. Krhotine u prstenima izložene su gravitaciji, elektromagnetskom polju Saturna i svjetlosnom tlaku Sunca. Potonje dvije sile malo utječu na krupne gromade, a kada su po srijedi vrlo sitne čestice, sila teža gubi bitku s magnetizmom i pritiskom svjetla. Mikronska zrnca leda pak, kakva zatičemo u prstenu E, opstaju dugo u istom prostoru jer se djelujući na njih, tri spomenute sile nalaze u ravnoteži. Prsten E je širi od ostalih te zauzima prostor oko orbite Enceladusa, među putanjama Mimasa i Rheae. U blizini Enceladusa prsten je najsjajniji ali i najtanji, dok se na većoj udaljenosti on raspršuje i lepezasto širi. Već i to morfološko svojstvo prstena E ukazuje na Enceladusa kao njegov izvor, no konačna potvrda pretpostavke stigla je sa opažanjem hladnih gejzira na tome mjesecu na slikama koje je poslala NASA-ina letjelica Cassini.


Cassinijev snimak Enceladusovih erupcija gejzira vode
Image Credit: NASA/JPL/Space Science Institute

Gejziri pogonjeni toplinom koju u utrobi Enceladusa stvaraju plimne sile, popunjavaju vodom rijetku i kratkotrajnu atmosferu mjeseca, hrane ledom prsten E i stvaraju povremene oblake atomalnog kisika oko prstena. Naime, izložene svjetlu Sunca, molekule vode izbačene iz Enceladusa, razgrade se u sastavne elemente pri čemu nastaju slobodni atomi kisika. Takav ogromni mjehur kisika oko Saturna prvi puta je opažen siječnja 2004. godine s Cassinija koji se tada tek približavao ovome odredištu. Skorašnje otkriće znatnog broja malenih mjeseca Saturna učinilo je njihovo imenovanje problematičnim, budući je počelo ponestajati titana i njihovih potomaka čija su imena tradicionalno davana članovima Saturnove obitelji. Uz to su neki od astronoma poželjeli iskoračiti iz uvriježene grčko-rimske kolotečine i osvježiti nazivlje imenima iz drugih mitologija.


Enceladus, Saturnov mjesec koji proizvodi prsten E
Image Credit: NASA/JPL/Space Science Institute

Kanadski astronom John J. Kavelaars otkrivač dvadeset drugog Saturnovog mjeseca, došao je na zamisao da tome tijelu dade ime Ijiraq-a, zlog stvora iz inuitskog predanja. Inuitski je folklor s razlogom poslužio kao izvor. Naime, osim kanađana, među Kavelaarsovim je suradnicima bilo i islanđana i norvežana. Isti je znanstvenik predložio ime i Kiviuq ali i već slavnoj Sedni. Kiviuq je bio putnik pustolov i junak, svojevrsni Odisej inuitskog naroda. Drugo Sednino ime, Siarnaq, pripalo je još jednom Saturnovom mjesecu, dok je četvrti nazvan Paaliaq. Sve su to bili divovi poput samih grčkih titana. Spomenuti mjeseci tvore inuitsku skupinu čiji su članovi, i dijele putanje sličnih promjera i nagiba. Druge dvije takve skupine su galska i nordijska. Mjeseci koji im pripadaju dobili su imena iz keltske, odnosno skandinavske mitologije. Galska skupina za sada broji samo tri poznata člana, a najveći među njima je Albiorix, što je drugo ime boga Toutatisa. Nordijski mjeseci su retrogradni, a imena pozajmljuju mahom od jotuna, ledenih divova sjevera. No, kako je najveći mjesec u toj skupini otkriven puno prije no što je zavladala nestašica grčkih imena, on nosi ime titanke Phoebe.


Saturn, prekrasan planet s čudesnim sustavom prstenova
Image Credit: NASA/JPL/Space Science Institute

Više o svemu ovome kao i najsvježije informacije iz Saturnova svijeta, možete pronaći na stranicama misije Cassini-Huygens, a želite li o tome raspravljati ili imate kakvih pitanja, svakako to učinite na našem AstroForumu.