Ученые выяснили, что кольца Урана образовались из разных источников

Новости МирТесен

Впервые ученые провели детальное исследование состава удаленных колец Урана. Оказалось, что одно из них напоминает ледяное облако, состоящее из пыли, а другое отличается высоким содержанием органических соединений. Это открытие позволяет лучше понять историю столкновений спутников и проясняет механизмы формирования пылевых систем вокруг планет.

Седьмая планета от Солнца знаменита не только плотными внутренними кольцами, но и двумя более разреженными внешними – ν (ню) и μ (мю). Они находятся на значительном удалении от Урана: кольцо ν расположено на расстоянии приблизительно 67 тысяч километров от центра планеты, а μ – около 90 тысяч километров. Эти структуры были открыты в 2006 году при помощи космического телескопа «Хаббл».

Еще в то время астрономы обратили внимание на странное поведение колец: они оказываются более заметными в рассеянном вперед свете, что говорит об их составе, преимущественно состоящем из очень мелкой пыли. Более поздние данные, полученные с помощью обсерватории Кека на Гавайях, продемонстрировали, что μ имеет синий оттенок, а ν – красный. Это является важным ключом к пониманию: синий цвет, как правило, свидетельствует о наличии очень мелких ледяных частиц, а красный – о более пыльном материале, содержащем сложные органические соединения.

Объединив усилия, международная группа исследователей во главе с Имке де Патер из Калифорнийского университета в Беркли (США) использовала данные, полученные с трех ведущих обсерваторий: телескопа Кека, «Хаббла» и «Джеймса Уэбба». В процессе наблюдений применялся диапазон длин волн от 0,45 до 5 микрометров, охватывающий видимый свет и ближний инфракрасный спектр. Это позволило ученым проанализировать спектральные характеристики колец и определить их состав.

Данные, полученные «Уэббом» в период с 2023 по 2025 год при наблюдениях Урана на длинах волн до 4,8 микрометра, оказались особенно значимыми. Этот диапазон спектра позволяет наиболее отчетливо увидеть признаки наличия льда и органических соединений. Несмотря на то, что оба кольца демонстрировали сильное поглощение в районе трех микрометров, их спектральные характеристики далее значительно отличались. В частности, в μ был зафиксирован дополнительный пик излучения на длине 3,6 микрометра, спектр которого во многом напоминает водяной лед. Следовательно, вероятно, оно состоит из ледяной пыли, размер частиц которой не превышает одного микрометра.

В случае ν обстановка сложилась иначе. Его спектральные характеристики больше соответствуют пылевому материалу, содержащему ощутимое количество органики — около 10–15 процентов вещества, напоминающего толины. Толины – это сложные органические соединения, которые часто обнаруживаются на холодных объектах, расположенных во внешней Солнечной системе, таких как Титан или тела пояса Койпера. Как раз они и обуславливают красноватый цвет поверхности.

Авторы работы, опубликованной в журнале JGR Planets, кроме того, были уточнены параметры формы колец. Выяснилось, что оба они имеют низкую плотность и небольшую толщину: при взгляде «сверху» они почти незаметны, а в профиль напоминают треугольник с неравномерным вытягиванием сторон: кольцо ν расширяется в направлении от центра, а кольцо μ — к центру. Подобная структура позволяет лучше понять природу происхождения вещества.

По мнению ученых, запас вещества μ, скорее всего, непрерывно пополняется в результате воздействия микрометеоритов на небольшой ледяной спутник Маб, находящийся непосредственно в кольце. При попадании микроскопических частиц на поверхность луны, происходит выброс ледяной пыли, которая впоследствии формирует кольцо. В случае ν, образование кольца обусловлено иным механизмом: источником могут быть столкновения между пока что не обнаруженными крупными объектами, находящимися внутри кольца, а также микрометеоритные удары по ним. Анализ состава кольца позволяет предположить, что эти объекты-прекурсоры содержат органические вещества и менее ледяные, чем Маб.

Судя по всему, значение μ может варьироваться в зависимости от времени. Согласно наблюдениям Хаббла, его светимость снизилась почти вдвое в период с 2003 по 2006 год. Это указывает на то, что даже такие тусклые и удалённые кольца могут представлять собой нестабильные образования, постоянно возобновляющиеся системы, подверженные воздействию столкновений и поступлению пыли.

Исследования, проведенные учеными, продемонстрировали, что внешние кольца Урана представляют собой не просто слабые полосы вокруг планеты, а две отличные друг от друга системы с уникальной историей формирования. Одна из них возникает в результате выбросов льда со спутника, а вторая – из органической пыли и скрытых небесных тел. Более глубокое изучение этих колец позволит расширить знания об Уране и процессах, определяющих формирование планетных систем, расположенных за пределами нашей планеты.