|
Были ли у Земли когда-то кольца
|
|
|
|
На текущем снимке Солнечной системы видно, что у Марса есть внутренний спутник по имени Фобос, радиус орбиты которого уменьшается на 2 метра за столетие в результате приливов. Через 50 миллионов лет Фобос подлетит слишком близко к Марсу и разрушится под действием марсианских приливных сил, образовав кольцо из камней и частиц пыли.
|
|
|
|
Согласно новой статье, опубликованной на этой неделе, на Земле, вероятно, 466 миллионов лет назад было похожее кольцо обломков. Аргумент основан на 21 астероидном кратере, образовавшемся в результате аномального метеорного потока продолжительностью 40 миллионов лет, известного как ордовикский ударный всплеск. Авторы Эндрю Томкин, Эрин Мартин и Питер Кавуд из Университета Монаша в Мельбурне, Австралия, обнаружили, что все родственные кратеры расположены в экваториальной полосе под углом менее 30 градусов. Поэтому они утверждают, что всплеск ударной волны мог возникнуть из-за большого материнского тела, которое приливным образом распалось во время близкого столкновения с Землей и создало кольцо обломков, из материала которого образовалось наблюдаемое распределение кратеров на поверхности Земли.
|
|
|
|
В настоящее время кольца есть у Юпитера, Сатурна, Урана и Нептуна. Главное пылевое кольцо Юпитера было открыто в 1979 году космическим аппаратом "Вояджер-1" и позже изучено орбитальным аппаратом "Галилео" в 1990 году. Кольца вокруг Урана занимают промежуточное положение по сложности между кольцами вокруг Юпитера или Нептуна и обширными кольцами вокруг Сатурна. Новые наблюдения в ближнем инфракрасном диапазоне, проведенные телескопом Уэбба в 2023 году, выявили дополнительную внешнюю часть кольцевой системы вокруг Урана. Пылевые кольца вокруг Нептуна содержат темный материал - скорее всего, органические соединения, обработанные радиацией.
|
|
|
|
|
|
|
Сатурн обладает самой сложной кольцевой архитектурой в современной Солнечной системе. Предполагаемая скорость смещения массы от колец к Сатурну свидетельствует о его молодом возрасте. Общая масса кольцевой системы составляет около 10^ {19} килограммов, что примерно равно массе антарктического ледяного покрова Земли, распространенного по площади, которая почти в сто раз превышает поперечное сечение Земли. Утечка материала из колец вниз, на Сатурн, происходит под действием силы тяжести, которая вытягивает электрически заряженные частицы водяного льда из колец вдоль линий магнитного поля планеты, при этом скорость падения составляет от 432 до 2870 килограммов в секунду. В 2017 году космический аппарат "Кассини" обнаружил экваториальный поток электрически нейтрального материала от колец к Сатурну со скоростью от 4800 до 45 000 килограммов в секунду, что позволяет предположить продолжительность жизни от 7 до 70 миллионов лет.
|
|
|
|
Учитывая эти обстоятельства, разумно сделать вывод, что на протяжении сотен миллионов лет Земля, Марс и большинство других планет Солнечной системы имели кольца, образовавшиеся в результате приливного распада близко расположенных родительских тел.
|
|
|
|
Должно было произойти гораздо больше столкновений и разрушений при помощи приливов, чем прямых воздействий на Землю, поскольку разрушительные действия при помощи приливов могут происходить в масштабе, в несколько раз превышающем радиус Земли, что приводит к большей вероятности разрушительных событий. Ударный элемент Чиксулуба, уничтоживший нептичьих динозавров 66 миллионов лет назад, имел массу порядка массы Фобоса - 10^{16} килограммов, что примерно в тысячу раз меньше общей массы колец Сатурна. Учитывая это, разумно предположить, что камень размером чуть больше, чем объект, образовавшийся в результате столкновения с Чиксулубом, который не попал в Землю и был разрушен приливом, мог образовать кольцевую структуру вокруг Земли в течение последних 100 миллионов лет. Если исходить из Сатурна, то к настоящему времени это кольцо должно было исчезнуть.
|
|
|
|
Появление колец вокруг обычных карликовых звезд может быть еще более частым. Что важно для приливного разрушения, так это средняя плотность объекта, создающего гравитацию, относительно средней плотности разрушенного тела. Большинство звезд в галактике Млечный Путь имеют десятую часть солнечной массы и десятую часть солнечного радиуса. В результате эти звезды более чем в десять раз плотнее горных пород и, следовательно, могут разрушать скалистые планеты, подобные Земле, прежде чем поглотить их, как я показал в недавней статье с моим блестящим постдоком Морганом Маклеодом. Это означает, что обычные карликовые звезды могут быть окружены временными кольцами из разрушенного каменистого материала вокруг них. Белые карлики действительно обладают дисками из каменистого материала, расположенными близко друг к другу.
|
|
|
|
Экзопланеты часто обнаруживаются из-за дефицита света, который они вызывают при прохождении через поверхность своей звезды-хозяина. Если некоторые планеты обзаведутся кольцами вокруг себя, они будут блокировать больше света от своей звезды-хозяина. В результате транзитные наблюдения могут быть использованы для установления интересных ограничений на частоту появления колец вокруг экзопланет. Пока что ни одно из них не было обнаружено.
|
|
|
|
Как и в случае с человеческими отношениями, экзопланета становится более захватывающей, если Природа “наденет на нее кольцо”.
|
|
|
|
Если Земля в ближайшем будущем обзаведется кольцом, ночное небо будет освещено солнечным светом, отражающимся от пыли и камней, поскольку Земля не может затенять их. Удивительно красивый вид ночного неба вдохновит поэтов, но вызовет проблемы у астрономов. Небо, освещенное “естественными городскими огнями”, поставило бы под угрозу результаты глубоких наблюдений за ночным небом, которые были бы гораздо эффективнее, чем 7000 спутников связи Starlink, которые в настоящее время находятся на орбите вокруг Земли.
|
|
|
|
Общая масса этих спутников Starlink составляет менее 10,7 килограмма, что в триллион раз меньше массы колец Сатурна. Это еще раз иллюстрирует, насколько огромны масштабы Вселенной, особенно по сравнению с нашими скромными человеческими конструкциями.
|
|
|
|
Источник
|
