Cassini, pesawat ruang angkasa kecil yang bisa, akan terbakar. Selama empat bulan ke depan, wahana paling canggih yang pernah dibuat akan menari-nari di antara Saturnus dan cincin esnya, menangkap gambar-gambar spektakuler dari wilayah yang tidak pernah dieksplorasi ini. Dalam grand final ini untuk perjalanan 20 tahun, Cassini akan menarik perhatian baru ke asal-usul dari apa yang sudah set glamor - dan membingungkan - cincin di tata surya.
Konten terkait
- Cassini Mengirim Kembali Gambar Pertama Dari Saturnusnya
- Bye Bye Cassini, Probe Luar Angkasa yang Kuat yang Mengungkap Rahasia Saturnus
- Lihat Gambar Saturnus Baru Dari Orbit Terbaru Cassini
Bagi para astronom, misteri paling abadi tentang cincin-cincin ini adalah usia mereka. Meskipun lama dianggap kuno, dalam beberapa tahun terakhir kejatuhan mereka telah diperdebatkan, dengan bukti yang menunjukkan pembentukan yang lebih muda. Sekarang penelitian baru mendukung gagasan bahwa cincin Saturnus berusia milyaran — bukan jutaan — tahun.
Pada titik tertentu dalam sejarah Saturnus, piringan debu dan gas di sekitar bulan bergabung menjadi cincin luar biasa yang kita lihat hari ini. Beberapa bulan yang masuk dan keluar dari cincin itu mungkin terbentuk dari bahan yang sama, yang berarti bahwa mengencani bulan-bulan itu dapat membantu kita membidik pada usia cincin Saturnus. Tetapi menurut penelitian baru, tiga dari bulan-bulan dalam itu lebih tua dari yang diperkirakan para ilmuwan — mengisyaratkan asal usul kuno cincin itu juga.
“Ini adalah teka-teki yang sangat keren, karena semuanya terhubung, ” kata Edgard Rivera-Valentin, di Observatorium Arecibo di Puerto Rico. Daripada mengatasi usia semua bulan dan cincin, Rivera-Valentin perlahan-lahan bekerja melalui tantangan, langkah-demi-langkah. “Saya mencoba memotong satu bagian” teka-teki itu, katanya.
Pada tahun 2016, Rivera-Valentin mulai menggunakan model komputer baru untuk memeriksa sejarah tumbukan bulan Saturnus Iapetus dan Rhea, dan menemukan bahwa mereka telah terbentuk sejak awal dalam kehidupan 4, 6 miliar tahun tata surya. Temuannya, yang ia presentasikan pada konferensi Lunar and Planetary Sciences di Texas pada bulan Maret, mendukung gagasan bahwa cincin Saturnus lebih tua dari yang kita duga.
Selain tertarik pada hak mereka sendiri, cincin dan bulan Saturnus mungkin menawarkan petunjuk bagi mereka yang memburu planet cincin di luar tata surya kita. Sejauh ini, hanya satu planet ekstrasurya yang telah diidentifikasi - yang tampaknya aneh, mengingat keempat raksasa gas di sistem kami memiliki cincin yang membanggakan. Jika bulan dan cincin Saturnus masih muda, itu bisa memberikan penjelasan.
"Jika cincin Saturnus masih muda, maka pengamat (hipotesis) yang melihat tata surya kita tidak akan melihatnya jika melihat, katakanlah, satu miliar tahun yang lalu, " kata Francis Nimmo, seorang ilmuwan planet yang mempelajari asal-usul dunia es di Universitas California di Santa Cruz.
Mungkin dunia lain juga memiliki cincin berumur pendek, yang penampilan singkatnya dalam lensa ruangwaktu yang panjang membuatnya sulit dilihat dari Bumi. Dalam hal itu, sama seperti seseorang di luar tata surya akan memiliki kesempatan terbatas untuk memata-matai cincin di sekitar Saturnus, pengamat manusia juga akan sangat terbatas dalam kemampuan mereka untuk melihat exoworld yang berdering.
Bulan dan cincin yang berumur panjang, di sisi lain, bisa berarti bahwa dunia seperti itu adalah umum dan bisa bersembunyi di depan mata — hilang dalam puluhan tahun data, atau terhalang oleh keterbatasan teknologi.
Gambar warna palsu ini dibuat menggunakan sinyal radio yang dikirim dari Cassini kembali ke Bumi melalui cincin Saturnus. (NASA / JPL) Bekas luka kuno
Ketika datang untuk menghitung usia dunia lain, para ilmuwan sangat bergantung pada kawah. Dengan menghubungkan bekas luka dampak dengan periode pemboman besar di tata surya, mereka secara kasar dapat memperkirakan berapa umur permukaannya, yang memberikan batas atas dunia itu sendiri. Penelitian sebelumnya menunjukkan bahwa cincin dan bulan Saturnus baru berusia 100 juta tahun, menjadikannya relatif muda dalam kehidupan tata surya.
Masalahnya adalah, bagaimana tata surya berperilaku di masa lalu adalah subjek perdebatan yang sedang berlangsung. Pada tahun 2005, sebuah teori baru muncul yang membuat Uranus dan Neptunus berdansa satu sama lain, melemparkan puing-puing es ke dalam ke arah planet-planet lainnya. Tetapi menurut penelitian Rivera-Valentin, hujan material ini (dikenal sebagai Late Heavy Bombardment) akan menghancurkan bulan termuda Saturnus, Mimas.
Rivera-Valentin memutuskan untuk menyelesaikan masalahnya dari ujung yang lain. Di masa lalu, ia bekerja dengan seorang siswa untuk menghitung berapa banyak puing menabrak Iapetus, yang katanya harus menjadi bulan tertua di bawah model apa pun. Dengan menggunakan teknik yang sama untuk mengetahui berapa banyak material yang merusak bulan lain, Rhea, ia menemukan bahwa satelit itu dihujani jauh lebih sedikit daripada Iapetus.
Itu bisa jadi karena jumlah material yang mengenai bulan lebih kecil dari yang diperkirakan sebelumnya. Atau, bisa jadi karena Rhea terbentuk jauh lebih lambat dari Iapetus, mungkin segera setelah Late Heavy Bombardment yang terjadi 3, 9 miliar tahun yang lalu. Tetapi berdasarkan hitungan kawah, bekas luka Rhea berarti tidak bisa semuda yang diprediksi beberapa model.
"Jadi model yang mengatakan mereka bisa terbentuk 100 juta tahun yang lalu, saya setidaknya bisa mengatakan tidak, itu mungkin tidak terjadi, " kata Rivera-Valentin. Namun, model yang menyarankan Rhea terbentuk sekitar waktu Late Heavy Bombardment semuanya bekerja dengan sejarah kawah bulan. Dengan menjatuhkan salah satu dukungan untuk cincin yang lebih muda, penelitian Rivera-Valentin telah membantu membangun kasus bahwa satelit Saturnus memiliki asal usul yang jauh lebih tua.
Memutar balik jam
Karena metode sejarah kawah sangat tergantung pada pemahaman kita tentang bagaimana tata surya berevolusi, Nimmo memutuskan untuk mengambil taktik berbeda untuk mengejar zaman bulan. Studinya mengungkapkan bahwa bulan setidaknya harus berusia beberapa ratus juta tahun, mengesampingkan model yang menetapkannya hanya 100 juta tahun.
"Anda dapat memutar jam ke belakang dan melihat di mana mereka berada pada waktu sebelumnya, " kata Nimmo. Penelitian sebelumnya tentang masalah ini menempatkan Mimas tepat di sebelah Saturnus hanya setengah miliar tahun yang lalu, menunjukkan bahwa itu mungkin masih muda. Namun, penelitian itu mengasumsikan bahwa bulan berperilaku dengan cara yang sama di masa lalu yang mereka lakukan hari ini.
Nimmo, di sisi lain, mengeksplorasi bagaimana mereka bisa berinteraksi secara berbeda ketika mereka masih muda. "Meskipun satelit bergerak sangat cepat sekarang, mereka tidak bergerak secepat sebelumnya, sehingga satelit dapat dengan mudah berusia 4 miliar tahun, " katanya.
Nimmo mengurai dinamika dua dari lebih dari 60 bulan untuk menemukan lebih banyak bukti pembentukan kuno mereka. Tidak seperti model sebelumnya yang memutar ulang bulan berdasarkan orbitnya hari ini, ia menjelaskan bagaimana Saturnus akan mempengaruhi bulan. Saturnus menarik-narik bulan ketika mereka mengorbit, dan bulan-bulan menarik satu sama lain. Tarikan konstan ini memanaskan pusatnya, dan panas kemudian bergerak menuju permukaan.
"Perlu waktu untuk suhu itu menyebar ke luar, karena panas hanya dilakukan pada tingkat tertentu, jadi ini adalah skala waktu yang bisa kita gunakan, " katanya.
Di Dione, es yang mengalir telah memenuhi beberapa cekungan tumbukan. Jika tabrakan itu sendiri telah melelehkan es, kawah-kawah itu akan rileks ke permukaan, kata Nimmo. Sebaliknya, panas harus berasal dari tarikan yang ramah. Dia menggunakan peleburan sebagai termometer untuk menentukan bahwa bulan berusia minimal beberapa ratus juta tahun, meskipun itu bisa dengan mudah ada selama 4, 5 miliar tahun. Yang mengesampingkan model yang tanggal bulan hanya 100 juta tahun.
Dalam studi selanjutnya, Nimmo berharap untuk memeriksa bulan lain seperti Tethys, yang gerakan cepatnya harus membantu mempersempit waktu kelahirannya. Dan meskipun penelitiannya, yang didasarkan pada pekerjaan sebelumnya yang dilakukan oleh Jim Fuller di California Institute of Technology, memberikan beberapa kendala pada kelahiran satelit, kesenjangan usia tetap besar. "Itu tidak akan menyelesaikan segalanya, " katanya.
Exoplanet bercincin
Sejauh ini, satu-satunya planet ekstrasurya yang dikenal adalah J1407b, sebuah dunia muda yang cincin monster olahraga 200 kali lebih besar dari Saturnus dan dapat menyerupai raksasa gas dari tata surya awal.
"Idenya adalah bahwa cincin Saturnus pernah sebesar itu, " kata Matt Kenworthy dari Leiden Observatory, yang memimpin tim yang mengidentifikasi cincin monster pada tahun 2015. Seiring waktu, gas dan debu mungkin telah membentuk bulan, jatuh di permukaan, atau terpesona oleh angin matahari. Memahami apakah bulan, dan kemungkinan cincinnya, adalah kuno dapat membantu mengungkapkan jika Saturnus membawa sisa-sisa cincin purba ini.
Jika cincin Saturnus tua, itu berarti mereka ada di sekitar planet ekstrasurya lainnya. Jadi mengapa hanya satu dunia yang diidentifikasi sejauh ini? Menurut Kenworthy, itu sebagian karena waktu. Melihat raksasa gas yang cukup jauh dari matahari untuk dipegang pada cincin es membutuhkan data bernilai sekitar 10 tahun, informasi yang baru saja dikompilasi.
"Kami mungkin menemukan salah satu dari banyak yang sudah tersimpan dalam data, dan itu hanya masalah menggali data lama, " kata Kenworthy.
