حلقات زحل - اكتشافات جديدة

تتكون حلقات زحل أساسًا من جليد الماء بنسبة 90%-95%. وبما أن الغبار وشظايا النيازك الصخرية لوثت الحلقات، فمن المقدر أنها عندما تشكلت كانت تحتوي على جليد الماء فقط.

محتويات الحلقات
تتكون حلقات زحل أساسًا من جليد الماء بنسبة 90%-95%. وبما أن الغبار وشظايا النيازك الصخرية لوثت الحلقات، فمن المقدر أنها عندما تشكلت كانت تحتوي على جليد الماء فقط. يختلف التكوين الحالي للحلقات عن التقدير المقبول الذي ينص على أن نصف محتوى الحلقات في الأجزاء الخارجية من النظام الشمسي عبارة عن جليد مائي والنصف الآخر عبارة عن خليط من الصخور الناشئة من الأجزاء الخارجية للنظام الشمسي. وبالمثل، تشير الكثافة المنخفضة للأقمار القريبة من زحل إلى أن هذه الأجسام تحتوي على كمية غير طبيعية من الجليد. وبحسب التقدير السابق فإن أصل الحلقات هو قمر صغير اصطدم بمذنب. والنتيجة حلقات تحتوي على خليط من الجليد والصخر (١). ومن المهم الإشارة إلى أن الصورة العامة للحلقات لن تتشكل إلا بعد أن تكمل المركبة الفضائية كاسيني مهمتها في عام 1.

يحضر

وكشفت صور هذه الحلقة تفاصيل جديدة. سيتم تقديم وصف النتائج لكل صورة على حدة،

1. الصورة PIA11669 - تقسيم كاسيني (تقسيم كاسيني) منطقة ذات كثافة منخفضة تقع بين الحلقة A والحلقة B. على طول وموازية الحافة الخارجية للحلقة B يوجد تكوين مشابه لشيفرون يبلغ طوله 20,000 كم. وأظهرت الصور الملتقطة خلال فترة الاعتدال (اليوم الذي تكون فيه الشمس فوق خط استواء زحل) أنه يوجد في هذا المكان هياكل عمودية على الحلقة وارتفاعها 3.5 كيلومتر. وتبين أن هناك شيفرون على الحافة الخارجية للحلقة لا يتأثران حتى بأحد الأنماط الثلاثة الدوارة حول الحلقة، مما يشوه حافة الحلقة أو النمط الذي كان معروفا أنه يتأثر بالذوبان قمر. اتضح أن شيفرون واحد يدور حول زحل كما لو كان جسمًا مستقلاً. ولذلك فإن التقييم الذي توصل إليه الباحثون هو أن هذه أقمار تقع بالقرب من حافة الحلقة وتحيط بها بشكل مستقل. الأقمار الموجودة في هذه الصورة كبيرة بما يكفي للتأثير على مادة الحلقة القريبة منها، وضغطها وإخراجها في اتجاه عمودي على مستوى الحلقة. ويدعم هذا التقدير الاكتشاف السابق لجسم يبلغ طوله 300 متر على الحافة الخارجية للحلقة (2).

2. الصورة PIA12794 - خلال سلسلة من الصور التي استمرت 9 ساعات، تمت ملاحظة الحافة الخارجية للحلقة. تم التقاط 301 صورة. وتبين أن الحافة الخارجية تتحرك للداخل وللخارج بطريقة معقدة وأن الطول الموجي لكل تذبذب من النهاية إلى النهاية هو 200 كيلومتر. الاستنتاج الذي توصل إليه الباحثون هو أن 4 ذبذبات متموجة (أنماط صدفية) تتحرك بشكل مستقل حول الحلقة. يتشكل نمط واحد بفصين نتيجة لتأثيرات جاذبية القمر الذائب. ويسبب هذا القمر تغيرات في مدارات الجسيمات بسبب النمط المتكرر عقب تغير مدارات الجسيمات الموجودة في الحلقة.

الأنماط الأخرى واحدة بفص واحد والآخر بفصين والثالث بثلاثة فصوص تدور حول الحلقات بسرعات مختلفة لكل منها. ويبدو أن هذه هي الأوضاع الطبيعية للتذبذبات في الحلقة في هذا المكان. هذه الأنماط مدفوعة بعملية تسمى اللزوجة فوق الاستقرار. في هذه العملية، تقوم حركات صغيرة ومتقطعة للجسيمات بنقل الطاقة إلى الموجة التي تتحرك إلى الخارج وإلى الداخل - من الحافة الداخلية إلى الخارج إلى الحافة الخارجية - ومن هناك تعود إلى الداخل. تسمح هذه الحركة الداخلية والخارجية لهذه الأنماط بالنمو وتبدو مثل تشوه الحافة الخارجية للحلقة (4).

حلقة C

لاحظت كاسيني ظاهرة تشبه التسونامي في الحلقة C. وشوهدت موجات من جزيئات الجليد ترتفع إلى ارتفاع 1.6 كم تحيط بالحلقات. تم إنشاء الموجات المرصودة بواسطة القمر تيتان الذي تسحبها جاذبيته إلى أعلى C. وتخلق هذه الموجات قممًا عالية وفجوات كبيرة. أما الموجات الأخرى فلا تتشكل إطلاقاً تحت تأثير أي قمر. ويبدو أن الفترات تنمو وتختفي بشكل دوري (5).

حلقة F

في الحلقة F، تم العثور على أجسام كثيفة بدرجة كافية أطلق عليها اسم "الجاذبية الذاتية". بالمقارنة مع القمر بروميثيوس، يمكنهم جذب المزيد من الجزيئات وكرات الجليد. السؤال الذي يطرح نفسه هو كيف يمكن لكرات الثلج الموجودة في الحلقة البقاء على قيد الحياة بسبب موقعها. تفسير ذلك هو أن الحلقة تقع عند نقطة التوازن بين قوى المد والجزر وجاذبيتها. وبحسب نهج آخر، فمن المحتمل أن يكون عمر هذه الحلقة في حالتها الحالية مليون سنة، ولكنها تمتلئ كل بضعة ملايين من السنين بأقمار قادمة من الحلقات الرئيسية وأن كرات الثلج التي تتشكل وتتفكك لها عمر عدة أشهر. يمكن أن توفر النتائج أيضًا إجابة فيما يتعلق بأصل الجسم الذي يبلغ قطره 1-5 كيلومترًا والذي تم رصده لأول مرة في عام 10 والذي يخترق الحلقة أحيانًا ويشكل نفاثات من الشظايا (2004).

الانطباع الذي تلقاه الباحثون هو أن الحلقة أكثر ديناميكية بكثير مما كان يعتقد سابقًا. وتحتوي على أجسام مختلفة الأحجام من 0.8 كيلومتر إلى أقمار مثل بروميثيوس التي يبلغ طولها 160 كيلومترا ويمكن أن تخلق قنوات وتموجات وكرات ثلجية في هذه الحلقة، وتتفكك بعض كرات الثلج بسبب الاصطدامات أو قوى المد والجزر أثناء حركتها حول زحل. أصغرها يمكن أن يعيش لفترة طويلة. وتشير النتائج إلى أن بعض الأجسام الصغيرة تنجو من هذه الاصطدامات، وأنها تغير مداراتها وتنتقل إلى كامل عرض الحلقة. اصطدمت أجسام صغيرة ببقية الحلقة بسرعة 6.4 كم/ساعة. وتقوم الاصطدامات بقذف جسيمات مضيئة خارج الحلقة وتخلق مسارات تتراوح أطوالها بين 40-180 كيلومترا (7).

شفرات

منذ عدة سنوات ونحن نرصد ظاهرة تم اكتشافها في السنوات القليلة الماضية في الحلقة A. وهي عبارة عن أجسام صغيرة ذات تشكيلات من الشفرات على كلا الجانبين ولذلك حصلت على اسم الأقمار الصغيرة المروحية. واحد منهم كان اسمه سيكورسكي. طوله 50 كم. وبناءً على تتبع حركته، توصلوا إلى استنتاج حول المكان الذي سيكون فيه بعد الملاحظات. وفي صورة التقطت بتاريخ 5.6.2012 يونيو 6، تبين أنها كانت على مسافة 13,000 درجات من المتوقع (8 كم). وهذه الفجوة بين التنبؤ وما لوحظ ربما تكون بسبب تفاعل بين الأقمار والحلقات التي تشكل الشفرات (15.12.2006). وفي صورة التقطت بتاريخ 110/9/XNUMX، تم التعرف على شفرة القمر التي أطلق عليها اسم بليريوت. ويبلغ طول نواة القمر XNUMX كم (XNUMX).

في الملاحظات التي تم إجراؤها في عام 2010، تم تحديد مجموعة أخرى من الأقمار ذات الشفرات في الحلقة A. الشفرات المرصودة أكبر بمئات المرات من الشفرات المرصودة من قبل. يمكن أن يصل طولها إلى آلاف الكيلومترات وعرضها عدة كيلومترات. الأقمار التي تم العثور عليها ترمي مواد يصل ارتفاعها إلى 0.5 كيلومتر فوق وتحت مستوى الحلقة. يبدو أن هناك العشرات من الشفرات من هذا النوع. تم تصوير 11 منهم عدة مرات بين عامي 2005-2009. وشوهدت الشفرة التي أُطلق عليها اسم بليريوت في أكثر من 100 صورة. خلال هذه السنوات الأربع. غيرت الشفرات الكبيرة مسارها، رغم أنه ليس من الواضح ما هي أسباب ذلك (4).

شفرة أخرى سُميت إيرهاست ويبلغ طولها 0.8 كم. وفي الصور الأخرى (PIA12790) تم العثور على هذا الشهر بالقرب من فجوة Encke في الحلقة A. ويبلغ طولها حوالي 1 كم. ويعتمد شكله المرصود، كغيره من الأقمار، على الزاوية التي ينظر إليها منها (11).

تأثير الأقمار الصغيرة على الحلقات

وفي بعض الصور يمكن ملاحظة تأثير القمرين بان وديفينز على ما يحدث في اللغات الحلقية المجاورة لهما. ويبلغ طول قمر ديفينس 8 كم، ويقع ضمن فترة كيلر في الحلقة A. ولها مسار مائل بالنسبة لمستوى الحلقة، وتسبب جاذبيتها اهتزازات الجزيئات الموجودة في الحلقة التي تشكل حافة فجوة كيلر. يشكل هذا القمر أيضًا لغة تكوين الموجات بمكونين لكل منهما. مكون أفقي (قطري) ومكون ثانٍ خارج مستوى الحلقة. تتحرك المادة الموجودة في الحافة الداخلية للفجوة بشكل أسرع من القمر نفسه وتتحرك جزيئات المادة أمام القمر. وتتحرك الموجات الموجودة في الحافة الخارجية بشكل أبطأ من حركة القمر، فتتبعه جزيئاته في حركته (12). ويبلغ طول القمر الثاني بان 28 كيلومترا ويتحرك ضمن فترة إنكي في الحلقة أ. وتخلق قوة الجاذبية إيقاظا داكنا على أجزاء الحلقة التي تحته (13).

بالقرب من مدخل كاسيني في المدار حول زحل، تم اكتشاف مظهر حبيبي على الحافة الخارجية للحلقة A، ومن المحتمل أن يكون هذا المظهر الحبيبي قد نشأ بسبب تأثير الجاذبية لتكتل الحبيبات معًا. في الصورة PIA12722. ومن الواضح أنه خلال حركة الحبيبات حول زحل تكون في حالة من القلق المتقلب تحت تأثير قوى الجاذبية للقمرين الصغيرين يانوس و بيماثيوس. يؤدي رنين الجاذبية لهذه الأقمار على الحافة الخارجية للحلقة بشكل دوري إلى التصاق الجزيئات الحبيبية ببعضها البعض، ويمكن أن يصل طول كتل الجزيئات في هذه الصورة إلى عدة كيلومترات، ويبلغ طول أكبرها 10 كيلومترات. وتوجد الجسيمات على الحافة الخارجية للحلقة B، حيث يكون لرنين القمر الذائب تأثير مماثل على مدار جسيمات هذه الحلقة (14).

في الصورة PIA12784 ترى مراوح داكنة فوق نواة الحلقة F. تم العثور عليها بالقرب من القنوات القطرية التي أنشأها القمر بروميثيوس. يُنظر إلى هذه المراوح على أنها تتطور كسلسلة من القنوات داخل جسيمات الحلقة F. ويبدو أن لها أصلًا مشتركًا وتنتشر من الحلقة بشكل قطري في جميع الاتجاهات. الانطباع هو أن تقلبات الجاذبية في مادة الحلقة ناتجة عن تأثير القمر أو كتل المواد. تكون مدارات القمر أو كتل المادة إهليلجية إلى حد ما مقارنة ببقية هذه الحلقة. هذا الجسم موجود داخل الحلبة ويتسبب في تجمع قنوات المراوح معًا (15). في بعض الصور يمكنك رؤية جزيئات الجليد في الحلقة F تتبلور إلى كرات ثلجية كبيرة. عندما يحدث القمر بروميثيوس العديد من التذبذبات في الحلقة. وتضرب جاذبيتها مادة الحلقة المحيطة بها فيحدث قنوات يقظة، مما يؤدي بدوره إلى تكوين كتل يبلغ طولها 20 كيلومترا.

سرعة حركة بروميثيوس خلال مداره حول زحل أكبر من سرعة الجسيمات الموجودة في الحلقة. ونتيجة لسرعته العالية فإنه يجذب الجزيئات الموجودة في نفس القسم من الحلقة مرة كل 68 يوما. وفي كل تحول من هذا القبيل، تنجذب بعض هذه الجسيمات إليه، وينجو بعضها الآخر من كل لقاء من هذا القبيل. هذا الأخير يمكن أن ينمو بشكل أكبر ويكون مستقرًا (6).

מקורות

1. "ربما يكون الاصطدام الضخم قد أدى إلى تشكيل حلقات زحل وأقماره الداخلية" 13.12.2010
http://www.spacedaily.com/reports/ Huge_ Collision_ May _Have_ Formed _Saturn’s _Rings_ And_ Inner_ moons_999.html

2. PIA11669: أشياء غريبة تجري على قدم وساق في الحلقة B
http://photojournal/jpl.nasa.gov/catalog/ PIA11669

3. رنين ليندبلاد – http://en.wikipedia.org/wiki/ Lindblad-resonance

4. PIA12794: السلوك المجري للحلقة B الخارجية:
http://photojournal.jpl.nasa.gov/catalog/ PIA12794

5. "عالم يرصد تسونامي في حلقات زحل" 8.10.2010
http://ednetpower.com/xe/23083

6. "كاسيني ترى القمر وهو يبني كرات ثلجية عملاقة في حلقة زحل" 23.7.2010
http://www.spacedaily.com/reports/ Cassini _Sees_ Moon_ Building_ Giant_ Snowballs _ In _Saturn _Ring_999.html

7. "كاسيني ترى مسارات مشتعلة للأجسام في حلقة زحل" 24.4.2012/XNUMX/XNUMX
http://www.spacedaily.com/reports/ Cassini _Sees_ Object_ Blazing_ Trails_ In _ Saturn _Ring_999.html

8. PIA14198: مرحبًا مرة أخرى
http://photojournal.jpl.nasa.gov/catalog/ PIA14198

9. PIA12789: تتبع المروحة
http://photojournal.jpl.nasa.gov/catalog/ PIA12789

10. "مروحة زحل تعكس أصول النظام الشمسي" 9.7.2010
http://www.spacedaily.com/reports/ Saturn_ Propeller_ Reflects_ Solar _System _Origins
_999.html

11. PIA12790: المروحة المضاءة بنور الشمس
http://photojournal.jpl.nasa.gov/catalog/ PIA12790

12. PIA12622: الظلال من الصحوة
http://photojournal.jpl.nasa.gov/catalog/ PIA12622

13.PIA14608: تأثيرات القمر الدائري
http://photojournal.jpl.nasa.gov/catalog/ PIA14608

14. PIA12722: كتل اعتدالية
http://photojournal.jpl.nasa.gov/catalog/ PIA12722

15. PIA12784: "مراوح" متعددة على شكل حرف F
http://photojournal.jpl.nasa.gov/catalog/ PIA12484