Analisis baru cincin Saturnus mengungkapkan bagaimana dan kapan cincin itu dibuat, dari apa, dan apakah cincin itu bertahan lama.
Planet Saturnus berada di antara matahari dan pesawat ruang angkasa Cassini - melindungi pesawat dari sinar matahari yang menyilaukan - ketika Cassini memperoleh gambar ini. Cassini mengorbit Saturnus dari 2004 hingga 2017.
Oleh Vahe Peroomian, Universitas California Selatan - Dornsife College of Letters, Seni dan Sains
Banyak yang bermimpi tentang apa yang akan mereka lakukan seandainya mereka punya mesin waktu. Beberapa akan melakukan perjalanan 100 juta tahun yang lalu, ketika dinosaurus menjelajahi Bumi. Namun, tidak banyak yang akan berpikir untuk membawa teleskop, dan jika, setelah melakukannya, amati Saturnus dan cincinnya.
Apakah astronom penjelajah waktu kita dapat mengamati cincin Saturnus masih bisa diperdebatkan. Apakah cincin-cincin itu, dalam bentuk atau bentuk tertentu, telah ada sejak permulaan tata surya, 4,6 miliar tahun yang lalu, atau mereka merupakan tambahan yang lebih baru? Apakah cincin itu terbentuk ketika asteroid Chicxulub memusnahkan dinosaurus?
Saya adalah seorang ilmuwan ruang angkasa dengan hasrat untuk mengajar fisika dan astronomi, dan cincin Saturnus selalu membuat saya terpesona ketika mereka menceritakan kisah tentang bagaimana mata manusia terbuka terhadap keajaiban tata surya kita dan kosmos.
Pandangan kami tentang Saturnus berevolusi
Ketika Galileo pertama kali mengamati Saturnus melalui teleskopnya pada tahun 1610, ia masih berjemur dalam ketenaran menemukan empat bulan Jupiter. Tapi Saturnus membuatnya bingung. Mengintip planet ini melalui teleskopnya, pertama-tama ia memandangnya sebagai sebuah planet dengan dua bulan yang sangat besar, kemudian sebagai planet tunggal, dan kemudian lagi melalui teleskop terbarunya, pada tahun 1616, sebagai sebuah planet dengan tangan atau pegangan.
Empat dekade kemudian, Giovanni Cassini pertama kali menyarankan bahwa Saturnus adalah sebuah planet berdering, dan apa yang dilihat Galileo adalah pandangan berbeda dari cincin Saturnus. Karena kemiringan 27 derajat pada sumbu rotasi Saturnus relatif terhadap bidang orbitnya, cincin-cincin tersebut tampak miring ke dan menjauh dari Bumi dengan siklus 29 tahun revolusi Saturnus tentang matahari, memberikan pandangan yang terus berubah kepada umat manusia dari cincin.
Tapi dari apa cincin itu dibuat? Apakah mereka solid disk seperti yang disarankan beberapa? Atau apakah mereka terbuat dari partikel yang lebih kecil? Ketika lebih banyak struktur menjadi jelas pada cincin-cincin itu, karena semakin banyak celah yang ditemukan, dan ketika pergerakan cincin-cincin tentang Saturnus diamati, para astronom menyadari bahwa cincin-cincin itu tidak padat, dan mungkin terdiri dari sejumlah besar moonlet, atau kecil bulan. Pada saat yang sama, perkiraan ketebalan cincin berubah dari 300 mil Sir William Herschel di tahun 1789, ke estimasi Audouin Dollfus yang jauh lebih tepat yaitu kurang dari dua mil pada tahun 1966.
Pemahaman astronom tentang cincin berubah secara dramatis dengan misi Pioneer 11 dan misi Voyager kembar ke Saturnus. Foto Voyager yang sekarang terkenal tentang cincin-cincin itu, dengan cahaya matahari, menunjukkan untuk pertama kalinya bahwa apa yang tampak sebagai cincin A, B, dan C yang luas sebenarnya terdiri dari jutaan ringlets yang lebih kecil.
Voyager 2 gambar warna salah dari cincin Saturn B dan C yang menunjukkan banyak ikal. Gambar melalui NASA.
Misi Cassini ke Saturnus, setelah menghabiskan lebih dari satu dekade yang mengorbit raksasa cincin, memberi ilmuwan planet pandangan yang lebih spektakuler dan mengejutkan. Sistem cincin Saturnus yang megah memiliki ketebalan antara 10 meter (33 kaki) dan satu kilometer (0,6 mil). Massa gabungan partikelnya, yang es 99,8 persen dan sebagian besar berukuran kurang dari satu meter, sekitar 16 kuadriliun ton, kurang dari 0,02 persen massa Bulan Bumi, dan kurang dari setengahnya. massa bulan Saturnus Mimas. Ini telah membuat beberapa ilmuwan berspekulasi apakah cincin itu adalah hasil dari pecahnya salah satu bulan Saturnus atau penangkapan dan putusnya komet yang tersesat.
Cincin dinamis
Dalam empat abad sejak penemuan teleskop, cincin juga telah ditemukan di sekitar Yupiter, Uranus, dan Neptunus, planet raksasa tata surya kita. Alasan mengapa planet-planet raksasa itu dihiasi cincin dan Bumi dan planet berbatu lainnya tidak pertama kali diusulkan oleh Eduard Roche, seorang astronom Perancis pada tahun 1849.
Bulan dan planetnya selalu dalam tarian gravitasi. Bulan bumi, dengan menarik sisi bumi yang berlawanan, menyebabkan pasang surut laut. Kekuatan pasang surut juga mempengaruhi bulan planet. Jika sebuah bulan bergerak terlalu dekat dengan sebuah planet, kekuatan-kekuatan ini dapat mengatasi "lem" gravitasi yang mengikat bulan dan memisahkannya. Ini menyebabkan bulan memecah dan menyebar sepanjang orbit aslinya, membentuk sebuah cincin.
Batas Roche, jarak aman minimum untuk orbit bulan, sekitar 2,5 kali radius planet dari pusat planet. Untuk Saturnus yang sangat besar, jaraknya adalah 54.000 mil (87.000 km) di atas puncak awannya dan cocok dengan lokasi cincin F luar Saturnus. Untuk Bumi, jarak ini kurang dari 6.200 mil (10.000 km) di atas permukaannya. Sebuah asteroid atau komet harus berusaha sangat dekat dengan Bumi untuk dihancurkan oleh kekuatan pasang surut dan membentuk cincin di sekitar Bumi. Bulan kita sendiri sangat aman sejauh 380.000 mil (380.000 km).
Konsep seniman tentang pesawat ruang angkasa Cassini NASA akan membuat salah satu penyelamannya antara Saturnus dan cincin terdalamnya sebagai bagian dari grand finale misi. Gambar melalui NASA / JPL-Caltech.
Ketipisan cincin planet disebabkan oleh sifatnya yang selalu berubah. Sebuah partikel cincin yang orbitnya dimiringkan sehubungan dengan sisa cincin akhirnya akan bertabrakan dengan partikel cincin lainnya. Dengan melakukan itu, ia akan kehilangan energi dan mengendap di bidang cincin. Lebih dari jutaan tahun, semua partikel yang keliru seperti itu jatuh atau berbaris, hanya menyisakan sistem cincin yang sangat tipis yang diamati orang hari ini.
Selama tahun terakhir misinya, pesawat ruang angkasa Cassini menyelam berulang kali melalui jarak 4.350 mil (7.000 km) antara awan Saturnus dan cincin-cincin dalamnya. Pengamatan yang belum pernah terjadi sebelumnya ini membuat satu fakta sangat jelas: Cincin terus berubah. Partikel-individu di dalam cincin terus-menerus saling dorong. Partikel cincin terus turun ke Saturnus.
Bulan-bulan gembala Pan, Daphnis, Atlas, Pandora dan Prometheus, berukuran antara 5 dan 80 mil (8 dan 130 km), secara harfiah menggembalakan partikel-partikel cincin, menjaga mereka dalam orbitnya yang sekarang. Gelombang kepadatan, yang disebabkan oleh gerakan bulan gembala di dalam cincin, berdesak-desakan dan membentuk kembali cincin. Moonlet kecil terbentuk dari partikel cincin yang bergabung bersama. Semua ini menunjukkan bahwa cincin itu fana. Setiap detik hingga 40 ton es dari cincin menghujani atmosfer Saturnus. Itu berarti cincin hanya berlangsung beberapa puluh hingga ratusan juta tahun.
Bisakah astronom penjelajah waktu melihat cincin itu 100 juta tahun yang lalu? Salah satu indikator untuk usia cincin adalah kekuningannya. Benda-benda yang terpapar debu menembus tata surya kita dalam waktu lama tumbuh menjadi lebih gelap dan lebih gelap.
Cincin Saturnus sangat cerah dan bebas debu, tampaknya menunjukkan bahwa cincin-cincin itu terbentuk antara 10 hingga 100 juta tahun yang lalu, jika pemahaman para astronom tentang bagaimana partikel es mengumpulkan debu itu benar. Satu hal yang pasti. Cincin yang dilihat astronot penjelajah waktu kita akan terlihat sangat berbeda dari yang mereka lakukan hari ini.
Vahe Peroomian, Profesor Fisika dan Astronomi, Universitas California Selatan - Dornsife College of Letters, Seni dan Sains
Artikel ini diterbitkan ulang dari Percakapan di bawah lisensi Creative Commons. Baca artikel aslinya.
Intinya: Bagaimana dan kapan cincin Saturnus dibuat, dari apa, dan apakah cincin itu bertahan lama.
