10.4 – Sammensætningen af ringmateriale

Tidevandskræfter menes at være ansvarlig for meget af det materiale, der findes i planetariske ringe. Hvis en måne (eller anden planetesimal) kredser om en stor planet, vil tidevandskraften være stærkere på den side af månen der er tæt på planeten og svagere på den side der er længere væk (kapitel 3). Denne forskel i tyngdekraften strækker månen. Hvis tidevandskræfterne er større end selvtyngden der holder månen sammen, bliver månen revet fra hinanden. Grænsen hvor tidevandskræfterne er nøjagtig lig med selvtyngden, er kendt som Roche-grænsen. Hvis en måne eller planetesimal kommer inden for Roche-grænsen for en planet, trækkes den fra hinanden af tidevandskræfterne, og efterlader mange små partikler omkring planeten. De fragmenterede stykker af det forstyrrede legeme, fordeles derefter rundt om planeten i form af en ring. Sammensætningen af ringen, vil selvfølgelig være den samme som for det ødelagte objekt.

Dette er tilfældet for Saturns lyse ringsystem. De lyse ringe synes lyse, fordi de reflekterer omkring 60 procent af sollyset der falder på dem. Forskere mistænkte på baggrund af deres lysstyrke alene, at de er lavet af vandis og spektrale observationer bekræftede denne mistanke, da de klart viste den særskilte signatur for vand. En lille rødlig farve i ringene indikerer, at de ikke er lavet af ren is, men er forurenet af andre materialer, som for eksempel silikater. Is-månerne omkring Saturn, eller de frosne kometer i det ydre Solsystem, kunne let give anledning til denne forurening.

Saturns lyse ringe, er de lyseste i Solsystemet. I skarp kontrast er Uranus’ og Neptuns ringe, blandt de mørkeste objekter, der er kendt i Solsystemet. Kun 2 procent af det sollys der falder på dem, reflekteres tilbage til rummet, hvilket gør ringpartiklerne mørkere end kul. Ingen silikater eller klippematerialer er mørke. Uranus’ og Neptuns ringe, er sandsynligvis sammensat af organiske materialer og is, der er blevet mørke på grund af højenergiske, ladede partikler i planeternes magnetosfærer (bestråling af organisk is, som for eksempel metan, mørkner isen ved at frigive kul fra isens molekylære struktur). Jupiters ringe er heller ikke så lyse som Saturns, men heller ikke så mørke som Uranus’ og Neptuns, hvilket tyder på, at de kan være rige på mørke silikatmaterialer, som den yderste af Jupiters små måner.

Det virvar af fragmenter, der udgør Saturns ringe, forstås at være et produkt af tidevandsnedbrydelse af en måne eller planetesimal, men måner kan bidrage med materiale til ringe på andre måder, som det ses i tilfældet med Jupiters ringsystem. Kollisioner kan pille en rolle, men andre, mindre indlysende bidragsydere er også til stede. De lyseste af Jupiters ringe, er en smal streng kun 6.500 km bred, bestående af materiale fra Metis og Andrastea (se figur 10.29). Disse to måner, kredser om Jupiter i dens ækvatorialplan, og den ring de danner, er tynd. Ud over hovedringen, er der de meget forskellige gossamerringe, kaldt således fordi de er ekstremt tunge. Gossamerringe er dannet af støv fra månerne Amalthea og Thebe. I modsætning til hovedringen, er gossamerringene ret tykke; den indre gossamerring, der er forbundet med Amalthea, er faktisk placeret i den ydre gossamerring, der er dannet af materiale fra Thebe. Disse ringe er så tykke, fordi kredsløbene for månerne der leverer materialet, hælder let i forhold til Jupiters ækvatorialplan (husk fra kapitel to, at Jordens akses slingren tager næsten 19 år). Gossamerringe, som består af materialer fra disse vandrende måner, spredes så langt over og under Jupiters ækvatoriale plan, som kredsløbene for de satellitter der danner dem.

Den inderste ring i Jupiter ringsystemet, der kaldes Halo ringen, besår hovedsageligt af materiale fra hovedringen. Som partiklerne i hovedringen langsomt falder indad mod planeten, bliver de elektrisk ladede og trækkes ind i denne ret tykke torus eller doughnutformede ring, ved hjælp af de stærke elektromagnetiske kræfter, der er furbundet med Jupiters kraftfulde magnetfelt.

Måner kan også bidrage med ringmateriale gennem vulkanisme. Vulkaner på Jupiters måne Io, udsender løbende svovlpartikler til rummet, hvoraf mange falder indad under påvirkning af presset fra sollyset, og finder vej ind i Jupiterringen. Partiklerne i Saturns E-ring er iskrystaller, der udsendes af cryovulkanisme på månen Enceladus, der ligger i den tætteste del af E-ringen (se figur 10.9 og Matematiske værktøjer 10.3).

Næste afsnit →