Os anéis de Saturno são pequenos e podem desaparecer rapidamente

Esta foi uma visão da Cassini da órbita de Saturno em 2 de janeiro de 2010. Nesta imagem, os anéis no lado noturno do planeta foram significativamente iluminados, revelando suas características com mais clareza. No lado diurno, os anéis são iluminados pela luz solar direta e pela luz refletida no topo das nuvens de Saturno. Esta paisagem de cor natural é uma composição de imagens tiradas em luz visível com a câmera de ângulo estreito da espaçonave Cassini a uma distância de cerca de 1,4 milhão de milhas (2,3 milhões de quilômetros) de Saturno. A sonda Cassini terminou sua missão em 15 de setembro de 2017. Crédito: ASA/JPL-Caltech/Space Science Institute

Cassini mission data suggests that Saturn’s rings are young, possibly only a few hundred million years old, and could disappear in a similar timescale. The rings’ mass, purity, and debris accumulation rates indicate their relatively young age and short lifespan. Two studies show that the rings formed relatively recently and are rapidly losing mass, while a third predicts their disappearance within the next few hundred million years.

While no human could ever have seen Saturn without its rings, in the time of the dinosaurs, the planet may not yet have acquired its iconic accessories – and future Earth dwellers may again know a world without them.

Three recent studies by scientists at NASA’s Ames Research Center in California’s Silicon Valley examine data from NASA’s Cassini mission and provide evidence that Saturn’s rings are both young and ephemeral – in astronomical terms, of course.

The new research looks at the mass of the rings, their “purity,” how quickly incoming debris is added, and how that influences the way the rings change over time. Put those elements together, and one can get a better idea of how long they’ve been around and the time they’ve got left.

Although all four giant planets have ring systems, Saturn’s is by far the most massive and impressive. Scientists are trying to understand why by studying how the rings have formed and how they have evolved over time. Three recent studies by NASA researchers and their partners provide evidence that the rings are a relatively recent addition to Saturn and that they may last only another few hundred million years. Credit: NASA/JPL-Caltech/Space Science Institute

The rings are almost entirely pure ice. Less than a few percent of their mass is non-icy “pollution” coming from micrometeoroids, such as asteroid fragments smaller than a grain of sand. These constantly collide with the ring particles and contribute debris to the material circling the planet. The rings’ age has been hard to pin down, because scientists hadn’t yet quantified this bombardment in order to calculate how long it must have been going on.

Now, one of the three new studies^[1] Dá uma ideia melhor da taxa total de chegada de material não glacial e, portanto, até que ponto deve ter “poluído” os anéis desde a sua formação. Esta pesquisa, liderada pela Universidade do Colorado, em Boulder, também indica que os micrometeoritos não vêm tão rápido quanto os cientistas pensam, o que significa que a gravidade de Saturno poderia puxar a matéria de forma mais eficaz para os anéis. Essa evidência continua dizendo que os anéis não podem ser expostos a essa tempestade de granizo cósmica por mais de algumas centenas de milhões de anos – uma pequena fração de Saturno e dos 4,6 bilhões de anos do sistema solar.

Apoiando esta conclusão está o segundo artigo,^[2] Liderado pela Universidade de Indiana, que adota um ângulo diferente sobre o constante batimento dos anéis por pequenas rochas espaciais. Os autores do estudo identificaram duas coisas que foram amplamente negligenciadas na pesquisa. Especificamente, eles estavam olhando para a física que governa a evolução de longo prazo dos anéis e descobriram que dois componentes importantes eram o bombardeio de micrometeoritos e a forma como os detritos dessas colisões são distribuídos dentro dos anéis. Levar esses fatores em consideração mostra que os anéis podem ter atingido sua massa atual em algumas centenas de milhões de anos. Os resultados também indicam que, por serem tão jovens, provavelmente se formaram quando forças gravitacionais instáveis ​​dentro do sistema saturniano destruíram algumas de suas luas geladas.

“A ideia de que os anéis principais icônicos de Saturno podem ser uma característica recente do nosso sistema solar tem sido controversa”, disse Jeff Causey, pesquisador da Ames e co-autor de um dos artigos recentes. “Mas nossas novas descobertas complementam um trio de Medições da Cassini que tornam essa descoberta difícil de evitar.” Causey também atuou como cientista interdisciplinar na missão Cassini aos anéis de Saturno.

Saturno, então, pode ter passado mais de 4 bilhões de anos antes de adotar sua forma atual. Mas por quanto tempo você pode contar com os lindos anéis que conhecemos hoje?

A missão Cassini descobriu que os anéis estão perdendo massa rapidamente, à medida que o material cai das regiões mais profundas do planeta. Terceiro papel^[3] Além disso, liderado pela Universidade de Indiana, determina pela primeira vez a rapidez com que a matéria anelada deriva nessa direção – e os meteoritos novamente desempenham um papel. Suas colisões com as partículas existentes no anel e a maneira como os detritos resultantes são lançados para fora se combinam para formar uma espécie de correia transportadora para o movimento que transporta o material do anel em direção a Saturno. Ao calcular o que significam todas essas partículas em fluxo para seu eventual desaparecimento no planeta, os pesquisadores apresentaram algumas notícias difíceis para Saturno: ele pode perder seus anéis nas próximas centenas de milhões de anos.

“Acho que esses resultados nos dizem que o bombardeio constante por todos esses detritos alienígenas não apenas polui os anéis planetários, mas também deve enfraquecê-los com o tempo”, disse Paul Estrada, pesquisador da Ames e coautor dos três estudos. “talvez[{” attribute=””>Uranus’ and Neptune’s diminutive and dark rings are the result of that process. Saturn’s rings being comparatively hefty and icy, then, is an indication of their youth.”

Young rings but – alas! – relatively short-lived, as well. Instead of mourning their ultimate demise, though, humans can feel grateful to be a species born at a time when Saturn was dressed to the nines, a planetary fashion icon for us to behold and study.

References:

“Micrometeoroid infall onto Saturn’s rings constrains their age to no more than a few hundred million years” by Sascha Kempf, Nicolas Altobelli, Jürgen Schmidt, Jeffrey N. Cuzzi, Paul R. Estrada and Ralf Srama, 12 May 2023, Science Advances.
DOI: 10.1126/sciadv.adf8537

“Constraints on the initial mass, age and lifetime of Saturn’s rings from viscous evolutions that include pollution and transport due to micrometeoroid bombardment” by Paul R. Estrada and Richard H. Durisen, 9 May 2023, Icarus.
DOI: 10.1016/j.icarus.2022.115296

“Large mass inflow rates in Saturn’s rings due to ballistic transport and mass loading” by Richard H. Durisen and Paul R. Estrada, 9 May 2023, Icarus.
DOI: 10.1016/j.icarus.2022.115221