A Szaturnuszt egyenlítője mentén anyaggyűrű veszi körül. De vajon mekkora a tömege az ezt alkotó köveknek?
Bár a Szaturnuszt az ókor óta ismeri az emberiség, sokáig átlagos égitestnek tűnt. Már a babilóniai csillagászok is dokumentálták a bolygó mozgását, ahogy a görögök is, akik Phainonnak nevezték. A Szaturnusz nevet a rómaiaktól kapta: istenük után Szaturnusz csillagának hívták.
Az antik megfigyelők ugyanakkor nem tudhattak a Szaturnusz legemblematikusabb tartozékairól, a gyűrűkről. Azok ugyanis csak legalább 16 milliméteres átmérőjű távcsővel láthatók. Így egészen 1610-ig kellett várni, hogy Galilei a teleszkópjával végre megpillanthassa őket. Csakhogy a gyűrűk felfedezését még ekkor sem nyugtázhatjuk, hiszen Galilei nem gyűrűként, hanem a bolygó két oldalán tartózkodó holdakként értelmezte a látottakat.
Így még néhány évtizedet váratott magára, míg 1655-ben a németalföldi csillagász, Christiaan Huygens lapos gyűrűként írta le a bolygó körül látható jelenséget. Huygens mellesleg felfedezte a Szaturnusz első valódi holdját, a Titánt is. Itt Giovanni Domenico Cassini veszi át a stafétabotot, aki gyors egymásutánban felfedezett négy újabb Szaturnusz-holdat, az Iapetust, a Rheát, a Tethyst és a Dionét, majd – hogy végre közelítsünk jelen írásunk lényegéhez – meglátta a Cassini-rést, amelyet később róla neveztek el. Ez a rés a Szaturnusz két belső (A és B) gyűrűje közötti 4800 méteres hézag. A rés csak a földről tűnik fekete ürességnek, ugyanis benne is kering anyag; ahogy a VII. században a csillagászok részletes képet alkothattak a gyűrűkről, úgy vált egyre nyilvánvalóbbá, hogy e lemezszerű égi tünemény nem szilárd, sőt még csak szerkezete sem egyenletes.
A Szaturnusz gyűrűit számtalan kisebb-nagyobb objektum, főként jégtömbök és kevesebb szikla alkotja. A kisebb-nagyobbon azt értjük, hogy vannak közöttük akkorák, mint a kristálycukor szemcséi, de akkorák is, mint egy hegy. Talán éppen a gyűrűt alkotó objektumok méretkülönbségei az okai annak, hogy dacára a ma már hihetetlenül messze látó obszervatóriumainknak, nem tudtuk, mekkora tömegű anyag alkotja a gyűrűket.
A rejtély megfejtésében újra Cassini sietett a segítségünkre. No, nem a több mint 300 éve élt olasz csillagász, hanem a tiszteletére elnevezett Szaturnusz-kutató űrszonda. Ez 13 évig keringett a gyűrűs bolygó körül, szolgálata ideje alatt rengeteg adatot gyűjtött. 2017-ben azonban kifogyott belőle a szufla, irányítói ezért dicsőséges véget rendeltek számára. Szándékosan belevezették a Szaturnuszba, de utolsó zuhanása során még sok olyan mérést végeztettek vele, amire az előző 13 év során nem volt lehetőségük. Az utolsó napokban olyan sok adatot küldött vissza, hogy az űrkutatók még évekig elemezhetik őket.
Ez az utolsó küldetés tette lehetővé a gyűrűk tömegének eddigi legpontosabb megmérését is. A mérés alapja a gravitációs mező. Minden tömeggel rendelkező entitásnak van gravitációs tere, amelynek erőssége arányos a tömegével. Ha tehát megmérjük a gravitáció erősségét, kiszámolhatjuk a tömeget. Csakhogy a Cassini pályafutása utolsó pillanatáig a Szaturnusz körüli orbitális pályán, tehát a gyűrűin kívül keringett. Vagyis ugyanabból az irányból húzta a bolygó és a gyűrűk gravitációja, amelyeket így nem lehetett egymástól szétválasztani – írja a The Atlantic.
A végső süllyedés alkalmával azonban a gyűrűk és a bolygó közé vezették a Cassinit, így az űrkutatóknak végre alkalmuk nyílt külön megmérni a kettő gravitációs mezejét. A római Sapienta Egyetem tudósai által vezetett nemzetközi kutatócsoport tanulmánya szerint a Szaturnusz gyűrűinek össztömege a Minas nevű Szaturnusz-hold tömegének fele. A Minas a Föld körül keringő Holdnál 2000-szer kisebb, vagyis 1,5×1019 kilogramm (ez olyan nagy szám, hogy a 15-öt 18 nulla követi). Ha viszonyításképpen földi képződményt keresünk e tömeg elképzeléséhez, azt mondhatjuk, hogy a Szaturnusz gyűrűinek tömege az Antarktiszi jégpáncél súlyának fele. Mindez a tömeg pedig akkora felületen oszlik el, mint a Föld felszínének nyolcvanszorosa.
Azt sem tudtuk eddig, hogy milyen idős a gyűrű. A csillagászok ebben a kérdésben két táborra szakadtak. Voltak (vannak) olyanok, akik szerint a gyűrű mindig is ott volt a Szaturnusz körül, vagyis a bolygó kialakulásával egy időben, 4,6 milliárd évvel ezelőtt jött létre. Az egész Naprendszer ebben az időszakban formálódott a Nap körül keringő porfelhők bolygókká tömörödésével. A másik tábor viszont úgy gondolja, hogy a gyűrű hátsóján még ott a tojáshéj, és alig 100 millió éves.
Az elméletek szerint minél nehezebb a gyűrű, annál régebbi. S a mérés azt mutatta, hogy a gyűrű tömege kisebb, mint ahogy a legtöbb csillagász saccolta, a kutatást végző tudósok most azt valószínűsítik, hogy a gyűrűk még a legbátrabb becsléseknél is fiatalabbak, talán csak 10–100 millió évesek.
Ennek a cikknek a nyomtatott változata a Magyar Hang 2019/5. számában jelent meg, 2019. február 1-jén.
Hetilapunkat megtalálja az újságárusoknál, vagy elektronikus formában a Digitalstandon! És hogy miről olvashat még a 2019/5. Magyar Hangban? Itt megnézheti.