Со времен открытия колец Сатурна в XVII веке и вплоть до второй половины XX столетия было принято считать, что они у планеты были всегда: у ученых не было надежных способов датировать их. Сомнения в древности этих структур появились лишь после того, как в 1980 и 1981 годах мимо Сатурна по очереди пролетели знаменитые зонды «Вояджер-1» и «Вояджер-2».
Переданные ими снимки подтвердили давнее подозрение: эти яркие кольца состоят из почти чистейшего водяного льда. Тогда исследователи задумались: по межпланетному пространству летает космическая пыль, которая постепенно оседает на все, к чему притягивается. Значит, она должна «налипать» и на лед колец Сатурна, а от этого они должны темнеть. Судя по наблюдаемому состоянию гигантской ледяной россыпи, она явно не слишком запылилась.
В этом удалось окончательно убедиться благодаря зонду «Кассини», проработавшему в системе Сатурна почти 13 лет, с 2004 по 2017 год. Подробный анализ его данных показал, что доля льда в кольцах составляет как минимум 95% или даже 99%. Именно это стало основанием для новой версии о том, что Сатурн получил свои «украшения» сравнительно недавно. По расчетам, ориентировочно несколько сотен миллионов лет назад. Напомним, самой Солнечной системе вместе со всеми ее мирами — 4,6 миллиарда лет.
Однако недавно астрофизики из Обсерватории Лазурного берега в Ницце (Франция) Григорио Рикерки и Орельен Крида поставили под сомнение устоявшиеся представления о молодости колец Сатурна. Скепсис они объяснили в статье, доступной на сервере препринтов arXiv.org.
Как пишут исследователи, представления о возрасте колец сложились на основе «возраста экспозиции» — предполагаемого периода времени, в течение которого эти структуры подвергались микрометеороидной бомбардировке и накапливали на себе темную пыль. Этот возраст считали по формуле, которая показывает, насколько сильно гравитация должна притягивать к себе мелкие космические частицы.
Астрофизики заявили, что до сих пор эти расчеты проводили неправильно, поскольку использовали формулу, выведенную для гравитации планеты или в любом случае сферического небесного тела, но ведь кольца плоские. Поэтому авторы исследования составили новую формулу, чтобы понять, как работает гравитация именно плоского объекта.
Как выяснилось, на кольцах на самом деле оседает примерно в пять раз меньше пыли, чем считалось. Это автоматически повышает их вероятный возраст ровно на столько же: то есть кольцам Сатурна в таком случае может быть до двух миллиардов лет.
Кроме того, ученые считают неточными принятые оценки скорости движения пыли на подходе к Сатурну в 4,3 километра в секунду. Эту скорость вычислили по данным «Кассини», но не учитывалось, что зонду было легче фиксировать более медленные частицы, а самые быстрые от него ускользали. С учетом этого получилась гораздо более высокая скорость — 6,8 километра в секунду. Это тоже снижает интенсивность ее накопления на кольцах: чем она быстрее, тем легче ей пролететь мимо при встрече с препятствием.
Наконец, еще одна деталь — космическое выветривание, то есть постепенное разрушение частиц под действием радиации. По мнению исследователей, это может работать как «самоочистка» колец Сатурна. Тогда они оказываются способны сохранять «свежесть» до пяти миллиардов лет, то есть со времен формирования самой планеты.