V listopadu 2024 Byl jsem dotazován na úžasný podcast NPR s názvem Žijící na Zemi o mé nejnovější populární vědecké knize, Pod mimozemskou oblohou. Při přípravě na show mě jeden z producentů položil otázku, která byla tak klamně jednoduchá, tak úžasně stručná, a pocházela z tak zvláštního směru, že jsem s ní okamžitě zamiloval.
Můžete pít Saturnovy prsteny?
Poté, co jsem se na chvíli zastavil, abych si tuto otázku vychutnal, odpověděl jsem jednou z mých oblíbených odpovědí jako vědec a vědecký komunikátor: „Nevím. Ale pokusím to zjistit.“
O podpoře vědecké žurnalistiky
Pokud se vám tento článek líbí, zvažte podporu naší oceněné žurnalistiky předplatné. Zakoupením předplatného pomáháte zajistit budoucnost působivých příběhů o objevech a myšlenkách, které dnes formují náš svět.
Tak jsem to udělal. A k mému potěšení je nuanční odpověď, kterou jsem našel, další osobní favorit: Ano! Ale ne. Trochu. Záleží.
Miluji tento druh odpovědi, protože to vzniká, když věda za zdánlivě snadnou otázkou není tak jednoduchá.
Popadněte prosím mrazivou sklenici (místně získávané) ledové vody, posaďte se a nechte mě to vysvětlit.
Saturnovy prsteny byly pravděpodobně poprvé viděny Galileem v roce 1610. Jeho dalekohled byl ve srovnání s moderním vybavením poměrně nízkou kvalitu. A skrze jeho optiku jen viděl pár kuliček, jeden na každé straně viditelné tváře planety; Zmínil je jako Saturnovy „uši“.
Až o několik desetiletí později si astronomové uvědomili, že tyto „uši“ byly vlastně prstenci planety. Hodně bylo stále nejasné, ale jedna věc byla jistá: prsten nemohl být solidní. Rychlost, při které objekt obíhá obíhající planetu, závisí na jeho vzdálenosti od tohoto světa a Saturnův prsten byl tak široký, že vnitřní hrana obíhá mnohem rychleji než jeho vnější hrana, která by stříhala cokoli pevného od sebe.
Astronomové přišli s řadou různých nápadů pro strukturu, včetně řady pevných prstenců nebo dokonce kapaliny. Až v polovině 18. století, že velký skotský fyzik James James Maxwell prokázal, že by nic z nich nebyl stabilní, a místo toho navrhl to, co nyní víme, že je pravda: struktura kolem Saturn byla vyrobena z nesčetných malých částic, které byly příliš malé na to, aby byly vidět jednotlivě od Země.
Dále tyto malé objekty tvoří nejen jeden prsten, ale několik, a tyto hlavní prsteny jsou označeny dopisy podle jejich objevu. Prsten A je nejvzdálenější jasné prsten. Jen vnitřek je jasný a široký B prsten, který obsahuje většinu hmoty celého kruhového systému. Interiér k tomu je tmavší C kruh, který vede dolů ke slabému prstenu D, který sahá téměř k horní atmosféře samotného Saturn. Celkem se tyto prsteny táhnou téměř 275 000 kilometrů-dva třetiny vzdálenosti Země-měsíc! Navzdory jejich nesmírnému rozrůstání, prsteny jsou téměř neuvěřitelně plochéNa mnoha místech je tlustý asi 10 metrů. Při pohledu přesně na hranou vypadají jako úzká linie proříznutá po planetě.
Saturnovy prsteny byly pojmenovány abecedně v pořadí, v jakém byly objeveny, jak je uvedeno v této animaci. Úzký prsten F označuje vnější hranici systému hlavního kroužku.
NASA/JPL-Caltech/Space Science Institute
Ale z čeho jsou vyrobeny? Pozorování po staletí odhalila, že hlavní složka prstenů je překvapivě jednoduchá: vodní led! Dobré ol ‚Frozen H2O je ve vnější sluneční soustavě velmi běžný a tvoří většinu mnoha měsíců a jiných malých těl.
Ve skutečnosti pozorování in situ provedené kosmickou lodí Cassini –který obíhal Saturn déle než tucet let–ukázalo že na některých místech byly prsteny vyrobeny z téměř dokonale čistého vodovody. Ještě lepší je, že většina prstencových bitů je několik centimetrů napříč nebo menšími – velikost kostek ledu, takže jsou již pohodlně zabaleny.
Zní to skvěle! Vše, co musíte udělat, je nabrat nějaké kousky, zahřát je – a hodně (Průměrná teplota prstenů je asi –190 stupňů Celsia) – a máte pěkný, osvěžující doušek.
Ale ne tak rychle. To je místo, kde se komplikuje. Spektra prstenů také ukazují, že nejsou vyrobeny absolutně čistý led. V prstenech je další materiál, a přestože obvykle mluvíme o kontaminaci méně než 1 procenta hmotností, není jasné, co to je. Nejlepší odhad vědců je, že pochází z dopadů mikrometeoritů, drobných částic, které se vrčí kolem vnější sluneční soustavy. Tento materiál se proto pravděpodobně skládá z křemičitanů (tj. Hlážků) nebo hojných kovů, jmenovitě železa.
Ani jeden z nich vám nepoškodí, ačkoli americká agentura pro ochranu životního prostředí nedoporučuje více než 0,3 miligramu železa na litr pitné vody (aby se zabránilo kovové chuti). Raději byste měli spustit magnet přes kruhovou vodu, než ji vypijete – a pravděpodobně byste měli odfiltrovat jakékoli silikátové sedimenty, když jste u toho.
Na druhé straně spektra prstenů naznačují přítomnost některých neznámých kontaminantů na bázi uhlíku. Jedním z pravděpodobných kandidátů by byly složité organické molekuly zvané polycyklické aromatické sloučeniny nebo PAH, které jsou relativně převládající v prostoru; Když umírají, mnoho obřích hvězd vyfukuje větry s pah. Jedna molekula, která je běžně přítomna v PAHS, je kyanonaftalen, který je považován za karcinogenní. (Je však nejasné Kolik expozice představuje rizika lidem—OR, v tomto ohledu, zda tato specifická molekula skutečně existuje v prstenech.)
Nejlepší je být opatrný a vyhnout se těmto potenciálním kontaminantům pečlivě výběrem prstenů. Například hojnost vodního ledu je nejvyšší ve vnějších prstenech A a středních B, zatímco prsteny C a D se zdají být nejvíce kontaminované. Obecně by tedy bylo pravděpodobně lepší zvolit si led z A nebo B, zatímco přeskakuje C a D úplně.
V prstenech by také mohly být i jiné zmrzliny, včetně zmrazeného metanu a oxidu uhličitého. Metan by měl bublin, když je led zkapalněný, a samozřejmě CO2 je to, co dělá sycené nápoje šumivé. To by ve skutečnosti mohlo přidat zábavný kop k pití z prstenů!
Existují i další prsteny, mimo ty hlavní, které jsme již zmínili. Například, Saturnův ledový měsíc encoladus Může se může pochlubit desítkami gejzírů, které odtrhnou tekutou vodu ze svého interiéru do vesmíru. Tento materiál tvoří slabý, fuzzy prsten (E prsten) To je opět většinou vodní led, ale také obsahuje malá množství křemičitanů – a škodlivého amoniaku -, takže bych to nedoporučoval.
Přesto to vypadá jako – vypadá to –Pokud je pečlivě kurátorské a vyčištěno—Saturnovy prsteny jsou skutečně pitné!
Kolik vody je tedy v prstenech? Celková hmotnost prstenů je asi 1,5 × 1019 Kilogramy, které by opravovaly hustotu ledu a odstranění kontaminantů, by měly přinést asi 10 kýlových litrů vody – dostávat, aby udržel každý člověk na Zemi dobře hydratovaný déle než milion let.
Nakonec, pokud a kdy lidé začnou přesahovat meziplanetární kosmické lany, budou potřebovat mimozemské zdroje vody, protože jeho zvedání ze Země je obtížné a drahé. Saturnovy prsteny by se jednoho dne mohly stát populární zastávkou. A, ach, můj pohled by návštěvníci měli, když se naplnili!
Děkuji mému příteli a vnějšímu gigantnímu gigantu Astronomerovi Heidi Hammel za její pomoc s tímto článkem a do Wilson za to, že mě položil tuto úžasnou otázku!
