بسیاری از ما با تصاویر زحل و حلقه انکارناپذیر آن آشنا هستیم. در واقع، زحل بیش از یک حلقه دارد – اگر از طریق تلسکوپ نگاه کنید، خواهید دید که زحل در واقع حداقل هشت حلقه دارد و به کل این منظومه یک حلقه می گویند.
زحل تنها سیاره ای نیست که حلقه دارد. مشتری، نپتون و اورانوس دارای منظومه ای از حلقه ها هستند، اما حلقه های آنها کوچکتر و کم نورتر هستند، بنابراین به سختی دیده می شوند.
این حلقه ها از میلیاردها ذره ریز تشکیل شده اند که به دور سیاره خود می چرخند. با این حال، این ذرات از سیاره ای به سیاره دیگر متفاوت است. حتی حلقه های موجود در سیستم حلقه می توانند از عناصر مختلفی ساخته شوند.
امواج رادیویی
با مطالعه اندازه و وزن این ذرات، می توان ایده ای از اینکه آنها از چه چیزی تشکیل شده اند به دست آوریم. یکی از راه های بدست آوردن این اطلاعات استفاده از امواج رادیویی است.
اجرام در فضا با میدان های مغناطیسی متناوب – مانند سیارات یا حتی ماهواره های فضایی – امواج رادیویی تولید می کنند. هنگامی که این امواج در اطراف حلقه‌های اطراف سیارات منتشر می‌شوند، این سیگنال‌های رادیویی بسته به اندازه ذرات و وزن آنها به طور متفاوتی تحت تأثیر ذرات حلقه قرار می‌گیرند. اگر سیگنال های رادیویی نشان دهند که ذرات سنگین هستند، ممکن است از موادی مانند آهن ساخته شده باشند. ذرات با وزن کمتر را می توان از موادی با چگالی پایین تر مانند آلومینیوم ساخت.
همچنین می‌توانیم بازتاب ذرات را اندازه‌گیری کنیم تا بفهمیم از چه چیزی ساخته شده‌اند و در چه چیزی هستند – مثلاً مایع یا جامد. آب می تواند اشکال مختلفی داشته باشد: می تواند مایع باشد یا جامد مانند یخ یا برف. انعکاس یخ بیشتر از آب است و شدت انعکاس برف از یخ یا آب بیشتر است. به لطف چنین اندازه گیری هایی، می دانیم که ذرات حلقه زحل بیشتر از یخ تشکیل شده است.
سیستم حلقه ای مشتری از ذرات ریز غبار تشکیل شده است، اما این ذرات مانند زحل ذرات یخی نیستند. در عوض، ذرات احتمالاً سنگ‌هایی هستند که از مواد شبه سیارکی و ماهواره‌های سنگی تشکیل شده‌اند.
اگرچه منبع حلقه‌های اورانوس و آنچه از آن ساخته شده‌اند ناشناخته هستند، اما تاریک هستند و بازتاب کمی دارند. این نشان می دهد که آنها از یخ ساخته نشده اند. در عوض، این می تواند ذرات گرد و غباری باشد که از کربن ساخته شده یا حاوی کربن به عنوان زغال سنگ است.
حلقه‌های نپتون حتی تیره‌تر از حلقه‌های اورانوس هستند و چگالی آنها نشان می‌دهد که از غبار ریزتری ساخته شده‌اند. احتمالاً این نوع کربن یا منبع کربن مانند یخ متان است.
اندازه گیری روشنایی
برای به دست آوردن اطلاعات دقیق تر در مورد آنچه حلقه ها از چه ساخته شده اند، دانشمندان نور ساطع شده از ذرات را مطالعه کرده اند. ما این کار را با تقسیم نور به طیف رنگی نور رنگین کمان انجام می دهیم، همانطور که قطرات باران نور خورشید را به رنگین کمان تقسیم می کنند. این نور رنگین کمان طیف نامیده می شود و می تواند اطلاعات دقیقی در مورد رنگ ذرات و مواد تشکیل دهنده آنها به ما بدهد. در حال حاضر، زحل تنها سیاره ای است که طیفی با وضوح بالا برای آن داریم که می تواند مدارهای آن را به خوبی توصیف کند.
اندازه گیری طیف ذرات زحل نشان می دهد که آنها علاوه بر آب یخ حاوی آهن و مواد آلی به نام “تولن” هستند که رنگ قرمز کم رنگی به آنها می دهد. برخی از این ذرات ممکن است به اندازه یک دانه شن کوچک باشند، اما برخی دیگر به اندازه یک اتوبوس دو طبقه خواهند بود.
تلسکوپ جدیدی به نام تلسکوپ فضایی جیمز وب به زودی به ما کمک می‌کند تا نگاه دقیق‌تری به سیستم حلقه‌ای بیندازیم و طیف آن را اندازه‌گیری کنیم تا در مورد آنچه که از آن تشکیل شده است بیشتر بدانیم. شاید با این تلسکوپ جدید حتی بتوانیم حلقه هایی را در اطراف ماهواره ها پیدا کنیم، نه فقط سیارات.