Любопытные дети: из чего состоят кольца вокруг планет?

Из чего состоят кольца вокруг планет? – Вихан, пять лет, Ченнаи, Индия

Многим из нас известны изображения планеты Сатурн и ее безошибочно узнаваемых колец. Так, если вы посмотрите в телескоп, вы увидите, что у Сатурна как минимум восемь колец. Это называется кольцевой системой. При этом Сатурн – не единственная планета с кольцами. У Юпитера, Нептуна и Урана тоже есть кольцевые системы, но их кольца меньше, тусклее и их труднее увидеть.

Фото: https://www.popmech.ru/

Эти кольца состоят из миллиардов мелких частиц, вращающихся вокруг своей планеты. Однако то, из чего состоят эти частицы, может варьироваться от планеты к планете. Даже кольца в одной системе колец могут быть сделаны из разных вещей.

Радиоволны

Мы можем начать понимать, из чего состоят эти частицы, выясняя, насколько они велики и насколько они тяжелы. Один из способов сделать это – использовать технику, называемую радиозатмением.

Объекты в космосе с изменяющимся магнитным полем, такие как планеты или даже космические спутники, излучают радиоволны. Когда они проходят через кольца вокруг планет, на эти радиосигналы по-разному воздействуют частицы в кольце, в зависимости от размера частиц и их веса. Если радиосигналы показывают, что частицы тяжелые, они могут быть сделаны из такого материала, как железо. Менее тяжелые частицы могут быть сделаны из менее плотного материала, например алюминия.

Мы также можем измерить степень отражения частиц, чтобы понять, из чего они сделаны и в каком состоянии находятся – например, жидкие они или твердые. Вода может быть в разном состоянии: она может быть жидкой, но может быть твердой, как лед или снег. Лед отражает больше, чем вода, а снег – лучше, чем лед или вода. Благодаря таким измерениям мы знаем, что частицы кольца Сатурна в основном состоят из водяного льда.

Система колец Юпитера состоит из мелких частиц пыли, но это не частицы водяного льда, такие как у Сатурна. Вместо этого частицы, вероятно, будут каменистыми, состоящими из материалов, аналогичных астероидам и каменистым спутникам. Хотя до сих пор неизвестно, из чего сделаны кольца Урана, они темные и не очень отражают радиоволны. Это говорит о том, что они сделаны не из водяного льда. Вместо этого это могут быть частицы пыли, сделанные из углерода или содержащие углерод, например древесный уголь.

Кольца Нептуна даже темнее, чем кольца Урана, а плотность позволяет предположить, что они сделаны из еще более мелкой пыли. Скорее всего, это какой-то углерод или источник углерода, например, метановый лед.

Фото: https://interessno.ru/

Измерительный свет

Чтобы получить более подробную информацию о том, из чего сделаны кольца, ученые исследуют свет, излучаемый частицами. Они делают это, разделяя свет на радугу, точно так же как капли дождя разделяют солнечный свет на радугу. Эта радуга называется спектром, и она может рассказать нам подробную информацию о цвете частиц и о том, из чего они сделаны. На данный момент Сатурн – единственная планета, для которой у нас есть спектры высокого разрешения, которые могут рассказать нам о его кольцах.

Измерение спектров кольцевых частиц Сатурна показывает нам, что, помимо водяного льда, они также содержат железо и органические вещества, известные как толины, которые придают им легкий красный цвет. Некоторые из этих частиц могут быть размером с песчинку, а другие – с двухэтажный автобус.

Новый телескоп, называемый космическим телескопом Джеймса Уэбба, скоро поможет более подробно изучить эти кольцевые системы и измерить их спектры, чтобы узнать больше о том, из чего они сделаны. Возможно, с помощью этого нового телескопа мы даже найдем кольца вокруг лун, а не только планет.