האם נפתרה אחת התעלומות המסקרנות ביותר בחלל? מדענים שבדקו נתונים ששלחה החללית קאסיני של סוכנות החלל האמריקנית, בשילוב הדמיות ממוחשבות שערכה נאס"א, הגיעו למסקנה כי ירח שהתקרב לשבתאי וכתוצאה מכך "נקרע", הוא זה שיצר את הטבעות שסובבות את כוכב הלכת.
החוקרים העניקו את השם קריסלס (גולם), לירח שהקיף לפי המחקר החדש את שבתאי עד לפני כ-160 מיליון שנה – אז הוא "נקרע" בשל כוח הכבידה של כוכב הלכת.
לדברי החוקרים, כ-99% מההריסות של קריסלס צללו לאטמוספירה של שבתאי, בזמן ש-1% הנותרים נשארו במסלול סביב כוכב הלכת ובסופו של דבר יצרו את מערכת הטבעות הגדולה, שהיא אחת מפלאי מערכת השמש שלנו. החוקרים בחרו את השם קריסלס לירח, כיוון שהוא מתייחס לשלב הגולם של הפרפר, לפני שהוא הופך לצורתו הבוגרת והמפוארת."כמו שפרפר מגיח מהגולם, כך הטבעות של שבתאי הגיחו מהירח הקדום קריסלס", אמר פרופ' ג'ק וויסדום, מהמחלקה למדע פלנטרי ב-MIT והמחבר הראשי של המחקר, שפורסם בכתב העת Science.
החוקרים העריכו שקריסלס היה בערך בגודל של יאפטוס, הירח השלישי בגודלו של שבתאי, שקוטרו כ-1,460 ק"מ. לשם השוואה, הקוטר של הירח שמקיף את כדור הארץ הוא כ-3,476 ק"מ. "אנחנו מניחים שאותו ירח קדום היה מורכב ברובו מקרח", הוסיף בורקארד מילצר, מדען כוכבי לכת ושותף למחקר מאוניברסיטת קליפורניה, ברקלי.
את כוכב הלכת שבתאי מקיפות שמונה טבעות עיקריות, במרחקים שבין כ-70 אלף קילומטרים ממנו ועד כ-170 אלף קילומטרים. רוחב הטבעות יכול להגיע לאלפי קילומטרים, אבל עוביין כ-20 מטרים בלבד, לעיתים אף פחות מכך, והן מורכבות בעיקר מגבישי קרח בגדלים שונים - חלקם מיקרוסקופיים ואחרים יכולים להגיע לכמה מטרים. חלק מהגבישים מכילים אבק או מולקולות אורגניות פשוטות, והם שמקנים לטבעות את הגוון האופייני שלהן.
שבתאי, המרוחק מהשמש פי 10 יותר ממרחקו של כדור הארץ ממנה, הוא כוכב הלכת השני בגודלו במערכת השמש אחרי צדק, ונפחו פי 750 משל כדור הארץ. לשבתאי, המורכב ברובו ממימן והליום, יש לפחות 82 ירחים ידועים, בהם טיטאן - הירח השני בגודלו במערכת השמש.
החללית קאסיני הקיפה את כוכב הלכת שבתאי 294 פעמים משנת 2004 ועד 2017. החללית השיגה נתונים חיוניים מאוד, כולל מדידות כבידה, שהיו המפתח למחקר החדש. החללית סיימה את דרכה לפני כחמש שנים כשצללה אל מותה באטמוספירה של שבתאי.
מסע הפרידה של קאסיני
מחקר שפורסם ב-2019 סיפק ראיות לכך שהטבעות של שבתאי "הן עדכניות יחסית", והמחקר החדש הרחיב למעשה את הממצאים האלה. במחקר החדש הציעו החוקרים תהליך רב-שלבי כדי להסביר את היווצרות הטבעות של שבתאי.
לדברי החוקרים, בהתחלה ציר הסיבוב של כוכב הלכת היה מאונך למישור המסלול שלו סביב השמש, אך השפעות הכבידה של כוכב הלכת נפטון על המערכת השבתאית, הטו את ציר הסיבוב של שבתאי - לכ-27 מעלות.
הדרמה, כך לפי החוקרים, החלה כאשר הירח טיטאן התחיל להתרחק משבתאי, תהליך הנמשך גם כיום, והוא למעשה ערער את מסלולו של קריסלס. ההתרחקות של טיטאן נחשבת מהירה יחסית – כ-11 ס"מ בשנה, אבל בפרק זמן של מאות מיליוני שנים – מדובר במרחק גדול מאוד.
כתוצאה מההתרחקות של טיטאן, קריסלס החל להתקרב כל כך לשבתאי, עד שהוא התפרק. כך לפחות טוענים החוקרים. "כוח הכבידה של שבתאי קרע אותו באופן שבו צדק קרע את השביט שומייקר-לוי9 בשנת 1994. "כאשר קריסלס נעלם, נפטון כבר לא יכל לשנות את ציר הסיבוב של שבתאי. אז כוכב הלכת נותר בזווית של כ-27 מעלות", הוסיף מילצר.
ממחקר שפורסם ב-2018 עולה כי ייתכן שבעתיד אותן טבעות מפורסמות ייעלמו. בכתבה של איתי נבו, העורך הראשי של אתר מכון דוידסון לחינוך מדעי - שפורסמה גם ב-ynet, נכתב בין היתר כי המחקר שפורסם לפני כארבע שנים מגלה כי הטבעות הולכות ונעלמות בקצב מואץ, והן עלולות להיעלם כליל תוך 100 מיליון שנים - זמן קצר במונחים קוסמיים.
מאותו מחקר עלה כי מה שמחזיק את גבישי הקרח בטבעות הוא מאזן הכוחות: מצד אחד הכבידה של שבתאי המושכת אותם אליו ומצד שני המהירות הזוויתית שלהם, שאלמלא הכבידה הייתה מעיפה אותם לחלל. המאזן הזה מופר לעיתים כשגבישים זעירים נטענים במטען חשמלי, בעקבות חשיפה לקרינה או פגיעת מטאוריטים זעירים. החלקיקים הטעונים מושפעים מהשדה המגנטי, והוא מאפשר לכבידה למשוך אותם לעבר כוכב הלכת. כשהם נכנסים לחלק העליון של האטמוספירה המים הקפואים מתאדים ומגיבים עם גזים אחרים. אחת התוצאות היא עלייה בריכוז של היון +H3, המורכב משלושה אטומי מימן שחסר להם יחד אלקטרון אחד. קרינת השמש גורמת ליונים האלה לפלוט קרינה תת-אדומה, כך שעוצמת הקרינה מעידה על ריכוז +H3 באזור מסוים של האטמוספירה.
