Jupiterio žiedai: sandara, kilmė ir atradimas

Sužinokite viską apie Jupiterio žiedus: jų sandarą, kilmę, atradimą 1979 m. ir naujausius stebėjimus — dulkų gossamer sistemų paslaptys.

Jupiterio žiedai – tai keli ploni ir silpni žiedai, kurie skrieja aplink Jupiterio planetą. Tai trečioji Saulės sistemoje aptikta žiedų sistema po žiedų, esančių aplink Saturną ir Uraną. Iš Žemės šiuos žiedus yra labai sunku pastebėti – tam reikalingi galingiausi teleskopai arba artimi kosminiai praeigai. Jie buvo aptikti 1979 m., kai planetą aplankė kosminis zondas "Voyager 1". Vėliau tolesnius stebėjimus atliko tiek Voyager 2, tiek dešimtajame dešimtmetyje veikęs kosminis zondas "Galileo". Pastaraisiais dešimtmečiais informacijos suteikė Hubble'o kosminis teleskopas, dideli Žemės teleskopai ir prieš keletą metų praskriejęs zondas New Horizons – o naujesnių duomenų gali pateikti ir dabartiniai misijų aparatai.

Sandara

Jupiterio žiedų sistema yra labai silpna ir daugiausia sudaryta iš smulkių dulkių, o ne iš ledo, kaip Saturno žiedai. Pagrindinės struktūros yra keturios:

• Aureolė (halo) – plati, storoka ir erdvi sfera formos dulkių sritis planetos vidinėje dalyje, kurią sudaro labai smulkios dalelės. Ji išsiskiria tuo, kad geriau matoma prie skirtingų apšvietimo kampų dėl spartaus dalelių judėjimo ir magnetinių bei elektrostatinių jėgų įtakos.
• Pagrindinis (main) žiedas – ryškesnis, bet labai plonas žiedas, esantis šiek tiek toliau nuo planetos nei aureolė. Jame yra tiek smulkių dulkių, tiek stambesnių uolinių fragmentų ar "tėvinių" kūnų.
• Du gossamer žiedai – išoriniai, plačiai išsirutulioję ir labai silpni žiedai, kurie vadinami pagal juos formuojančius mėnulius: vienas susijęs su Amaltėja, kitas – su Tebė. Šie žiedai yra sudaryti iš labai smulkių dulkių ir todėl yra praktiškai permatomi, todėl juos ir vadina gossamer („plonais, siūlais“).

Dulkių dydžiai žieduose svyruoja nuo mikrometrinių dalelių iki milimetrų ar centimetrų fragmentų; pagrindiniame žiede būna ir stambesnių, kartais neapšviestų uolienų. Žiedų švytėjimo savybės priklauso nuo dalelių dydžio, medžiagos (Jupiterio žiedų dalelės yra uolinės arba anglies turinčios medžiagos, o ne švarus ledas) ir nuo stebėjimo kampo (forward-scattering efekto dėka dulkių žiedai gali atrodyti ryškesni, kai saulė yra už nugaros).

Kilmė ir palaikymas

Pagrindinis mechanizmas, kuris generuoja ir pildo Jupiterio žiedus, yra mikrometeorų smūgiai į mažus vidinius mėnulius. Metis, Adrastea, Amaltėja ir Tebė yra artimiausi Jupiterio žiedams ir, smūgiams trenkus į jų paviršius, nuo jų išmetama didelis kiekis dulkių. Šios dalelės paskui plinta į žiedus ir dalinai yra veikiamos kelių procesų:

• Poynting–Robertson trintis (P–R efektas), dėl kurios smulkios dalelės laipsniškai sukaista ir migruoja arčiau planetos;
• elektromagnetinės jėgos ir Jupiterio magnetosferos poveikis: mažos, įkrautos dalelės gali būti paklaidintos, sudarydamos aureolės pobūdžio struktūras ar keisdamos žiedo vertikalų pasiskirstymą;
• gravitaciniai perturbacijos nuo pačių mėnulių, kurios gali formuoti šonines žiedo struktūras ar išlaikyti didesnius fragmentus orbitoje.

Dėl šių procesų žiedai yra laikomi „jaunais“ ir nuolat atnaujinamais: dulkių medžiaga trumpalaikė (geologiniu mastu), todėl žiedai stuoktųsi, jeigu nebūtų pastovaus papildymo iš mėnulių.

Atradimas ir tyrimų istorija

Jupiterio žiedai buvo aptikti 1979 m. Voyager zondų misijų metu – pirmą kartą juos užfiksavo Voyager 1, o vėliau jas patvirtino ir Voyager 2. Iš Žemės žiedų buvo nematyti iki šiuolaikinių stiprių instrumentų erų, todėl jų atradimas buvo netikėtas. Vėliau žiedo savybes gilino "Galileo", kuri orbitoje prie Jupiterio veikė nuo 1995 iki 2003 m., tiedamas aukštos kokybės duomenis apie dalelių pasiskirstymą, sudėtį ir mikro-oro sąveikas.

Šiuolaikiniai stebėjimai iš Hubble'o kosminio teleskopo, didžiųjų Žemės teleskopų ir praskridusių zondų (pvz., New Horizons 2007 m.) papildė informaciją: nustatyta dalelių dydžių pasiskirstymo priklausomybė nuo stebėjimo kampo, užfiksuoti ploni struktūriniai elementai ir patvirtinta, kad Amalthea ir Thebe yra gossamer žiedų šaltiniai. Naujesnės misijos (pvz., Juno) ir ateities projektai (pvz., ESA misija JUICE) gali dar pagilinti mūsų supratimą apie Jupiterio žiedų dinamiką ir sudėtį.

Mokslinė reikšmė ir ateities perspektyvos

Jupiterio žiedai, nors ir menkai matomi, yra svarbi eksperimentinė „laboratorija“ tyrinėti dulkių dinamiką planetų magnetosferose, trinties ir elektromagnetinių jėgų įtaką bei meteoroidinio bombardavimo pasekmes mažiems kūnams. Tolimesni stebėjimai ir aukštesnės skiriamosios gebos vaizdai gali atskleisti smulkias struktūras, ryšius su konkrečiais mėnulių krateriais ir detalizuoti dalelių sudėtį.

Apibendrinant, Jupiterio žiedai yra ploni, dulkiniai ir dinamiški – jie nuolat atnaujinami iš artimų mėnulių ir formuojami kompleksiškos jėgų sąveikos, todėl tebėra aktyvaus tyrimo objektas planetologijoje.

Klausimai ir atsakymai

K: Kas yra Jupiterio žiedai?

K: Kokią vietą Jupiterio žiedai užima pagal atradimų skaičių?

K: Kada buvo atrasti Jupiterio žiedai?

K: Kokie Jupiterio žiedų tyrimai buvo atlikti XX a. dešimtajame dešimtmetyje?

K: Kas pastaruoju metu suteikė informacijos apie Jupiterio žiedus?

K: Kokia yra Jupiterio žiedų sistemos sudėtis?

K: Kokios keturios dalys sudaro Jupiterio žiedų sistemą?

Paieška pagal raidę