يبدو أن الجسيمات من حلقات زحل تطفو على مسافة أبعد بكثير من مستواها مما كان يعتقده العلماء. يشير هذا إلى أن الحلقات أشبه بكعكة غبار عملاقة.

حلقات زحل نفسها رقيقة جدًا: فهي تمتد لعشرات الآلاف من الكيلومترات في العرض، لكن سمكها يبلغ حوالي 10 أمتار فقط، مما يخلق مظهرًا ملفتًا للكوكب عند مراقبتها من الأرض. ومع ذلك، هناك أيضًا انحرافات عن هذا الشكل – على سبيل المثال، الحلقة E الخارجية الأكثر مرونة، والتي تستمد طاقتها من قمر زحل إنسيلادوس، يقذف الجليد من المحيط الجوفي لها.

وقام العلماء بتحليل بيانات من مسبار كاسيني تم جمعها في عام 2017، وهو العام الأخير للمهمة، وتمت مشاركة نتائجها في مجلة علوم الكواكب. قام الجهاز بعد ذلك بإجراء 20 مدارًا في حلقات شديدة الانحدار عبر الحلقات، بدءًا من مسافة تصل إلى ثلاثة أنصاف أقطار زحل فوق خط استوائه والغوص إلى نفس العمق أسفله.

اكتشف مطياف كاسيني، وهو محلل للغبار الكوني، مئات من جزيئات الصخور الصغيرة في الجزء العلوي من مسار المركبة. يتوافق تركيبها الكيميائي مع حبيبات الحلقة الرئيسية ذات المحتوى المنخفض من الحديد.

يقول البروفيسور فرانك بوستبيرج من جامعة برلين الحرة، أحد مؤلفي الدراسة: “هذا نوع طيفي خاص للغاية لا نجده في أي مكان آخر في نظام زحل. هناك الكثير من المواد الأقرب إلى مستوى الحلقات، لكن لا يزال من المدهش أن نرى هذه الجسيمات بعيدة جدًا – فوق وتحت مستوى الحلقات”.

ووفقا لحسابات العلماء، لكي يرتفع الكوكب إلى هذا الارتفاع – أكثر من 100 ألف كيلومتر من الحلقة الرئيسية – يجب أن تصل سرعة الجسيمات إلى أكثر من 25 كيلومترا في الثانية للتغلب على الجاذبية والقوى المغناطيسية لزحل.

وقال بوستبيرج إنه من غير الواضح ما هي العملية التي يمكن أن تمنحهم هذه السرعة. التفسير الأكثر وضوحا هو أن النيازك الصغيرة تصطدم بحلقات تشتت الجزيئات، لكن هذا ليس كافيا لإنتاج مثل هذه الشظايا السريعة.

ومع ذلك، وفقا لدراسة حديثة، فإن اصطدام النيازك الدقيقة بحلقات زحل يمكن أن يولد درجات حرارة كافية لتبخير الصخور. يشير هذا العمل أيضًا إلى أن حلقات زحل أقدم بكثير مما كان يُعتقد سابقًا. ويعتقد بوستبيرج وزملاؤه أن الصخور المتبخرة يمكن قذفها من الحلقات بسرعات أعلى بكثير من الشظايا، ومن ثم تتكثف على مسافة كبيرة من الكوكب.

يقول البروفيسور فرانك سبان من جامعة بوتسدام إن اكتشاف الغبار بعيدًا عن الحلقة الرئيسية أمر مثير للدهشة، لأن جزيئات الحلقات صغيرة جدًا ونادرًا ما تتصادم، وعندما تتصادم، فإنها تلتصق ببعضها البعض مثل كرات الثلج بدلاً من أن تتناثر مثل كرات البلياردو.

تحدث تأثيرات النيازك الدقيقة في جميع أنحاء النظام الشمسي، لذلك قد تحدث عملية مماثلة على الكواكب الحلقية الأخرى، مثل أورانوس. ويخلص بوستبرغ إلى أنه “إذا كانت التأثيرات عالية السرعة على حلقات الجليد ظاهرة عالمية، فيجب علينا أن نتوقع ظهور هالات غبار مماثلة فوق وتحت الحلقات الأخرى”.