Nyskördade data från NASA:s Cassini-uppdrag avslöjar att Saturnus utbuktande kärna och vridande gravitationskrafter ger ledtrådar till planetens månars åldrar. Astronomer tror nu att den ringade planetens månar är yngre än man tidigare trott.

"Alla dessa Cassini-uppdragsmätningar förändrar vår syn på det saturniska systemet, eftersom det vänder upp och ner på våra gamla teorier. Det krävs en bra rymdfarkost för att berätta hur fel vi hade tidigare, " sa Radwan Tajeddine, Cornell forskarassistent i astronomi och en medlem av det europeiska baserade Encelade (uttalas en-CELL-ad) forskarteam som studerade Cassini-data och publicerade en artikel i astronomitidskriften Ikaros (januari 2017).

Encelade-teamet – ledd av Valéry Lainey från Paris Observatory – gav två nyckelmätningar i forskningen, "Nya begränsningar för Saturnus interiör från Cassini astrometriska data." Forskarna mätte Saturnus kärleksnummer (en planets stelhet) för första gången och bekräftade att Saturniska månar flyttade bort från planeten i en snabbare takt än väntat. (De flesta månar, inklusive jordens måne, flytta bort från sin moderplanet.)

Med hjälp av fotografiska bilder tagna från sekelgamla glasnegativ och Cassini-rymdskeppsobservationer, gruppen mätte Love-talet – uppkallat efter Augustus E.H. Kärlek, en berömd brittisk matematiker som studerade elasticitet – som beskriver styvheten i tidvattenbukten och förlustfaktorn, som styr hastigheten med vilken månar rör sig bort.

Medan Saturnus mestadels är ett gigantiskt hölje av flytande väte och flytande helium, den innehåller en stenig kärna – ungefär 18 gånger så stor som jorden, som reagerar på tidvattenkrafter från alla Saturnus stora månar genom att bukta. Krafterna från den utbuktande kärnan, i tur och ordning, trycka bort månarna något.

"Dessa två parametrar – kärlekstalet och förlustfaktorn – är svåra att separera, " sa Tajeddine.

Så teamet upptäckte och undersökte banorna för fyra små månar associerade med de större månarna Tethys (Telesto och Calypso) och Dione (Helene och Polydeuces). Även om dessa små månar inte påverkar tidvattenkrafterna på Saturnus, deras banor störs av Saturnus kärna tidvattenutbuktningar.

"Genom att övervaka dessa störningar, vi lyckades få den första mätningen av Saturnus kärleksnummer och särskilja det från planetens förlustfaktor, " Sade Tajeddine. "Månarna migrerar bort mycket snabbare än väntat."

Tajeddine förklarar att om Saturnusmånar faktiskt bildades för 4,5 miljarder år sedan, deras nuvarande avstånd från hemplaneten borde vara större. Således, denna nya forskning tyder på, månarna är yngre än 4,5 miljarder år, gynnar en teori om att månarna bildades från Saturnus ringar.

Teamet fann också att Saturnus månen Rhea rör sig bort 10 gånger snabbare än de andra månarna, vilket är det första beviset på att en planets förlustfaktor kan variera med dess avstånd i förhållande till månen. Forskarna har ingen definitiv förklaring.

Efter 13 års kryssning runt Saturnus, att utforska dess ringar och månar, NASA kommer att programmera Cassinis stora final – en flygning genom planetens ringar och ett dyk in i dess atmosfär – för september 2017. "Vad vi tror om Saturnus månarhistoria kan fortfarande förändras under de kommande åren med finalen av Cassini-uppdraget, sa Lainey, vem föreslog, "Ju mer vi lär oss om Saturnus, ju mer vi lär oss om exoplaneter."