Úvodní strana  >  Články  >  Sluneční soustava  >  Voda v Saturnových prstencích a měsících je podobná pozemské

Voda v Saturnových prstencích a měsících je podobná pozemské

Planeta Saturn v oboru infračerveného záření
Autor: NASA/JPL/ASI/University of Arizona/University of Leicester

Na základě použití nové metody pro dálkové měření poměru izotopů vody a oxidu uhličitého astronomové zjistili, že voda v Saturnových prstencích a jeho měsících je neočekávaně podobná vodě na Zemi. Výjimku představuje Saturnův měsíc Phoebe, kde je voda mnohem odlišnější v porovnání s doposud studovanými tělesy ve Sluneční soustavě. Studie vede k závěru, že potřebujeme upravit modely vzniku Sluneční soustavy, protože nová pozorování jsou v rozporu se současnými představami.

Zjištěné závěry publikoval vedoucí vědecký pracovník Roger N. Clark z Planetary Science Institute ve vědeckém časopise Icarus pod názvem „Isotopic Ratios of Saturn's Rings and Satellites: Implications for the Origin of Water and Phoebe“. Spoluautory studie jsou Robert H. Brown (University of Arizona), Dale P. Cruikshank (NASA) a Gregg A. Swayze (USGS).

Izotopy jsou rozdílné formy prvků, které se liší pouze počtem neutronů. Přidáním neutronu zvýšíme hmotnost prvku, což může změnit procesy vzniku planet, komet nebo měsíců. Voda se skládá ze dvou atomů vodíku (H) a jednoho atomu kyslíku (O) – chemická značka vody je H2O. Pokud dodáme neutron k jednomu atomu vodíku, vznikne tzv. deuterium (D) a hmotnost molekuly vody HDO se zvýší přibližně o 5 %. Tyto malé izotopické rozdíly mají za následek změny při vzniku planet, měsíců a komet a mění se vypařování vody po jejich vzniku. Poměr množství deuteria k vodíku (D/H) je jakýmsi „otiskem prstů“ podmínek, které panovaly v době vzniku těles včetně teploty a jejích změn v průběhu času. Vypařování vody zvyšuje poměr deuteria ve zbývajícím prostředí.

Z dosavadních modelů vzniku Sluneční soustavy vyplývá, že poměr D/H by měl být ve studených vnějších oblastech naší soustavy mnohem vyšší než v teplejším prostředí blíže ke Slunci, kde se zformovala naše Země. Deuterium je mnohem více zastoupeno ve studených molekulárních oblacích. Některé modely předpokládají, že poměr D/H by mohl být 10× vyšší pro planetu Saturn v porovnání se Zemí. Avšak nová měření ukázala, že to není případ Saturnových prstenců a jeho satelitů – s výjimkou měsíce Phoebe.

Planeta Saturn v oboru infračerveného záření pohledem přístroje VIMS na palubě sondy Cassini a Saturnův měsíc Phoebe Autor: NASA, JPL, VIMS Team, ISS Team, U. Arizona, D. Machacek, U. Leicester
Planeta Saturn v oboru infračerveného záření pohledem přístroje VIMS na palubě sondy Cassini a Saturnův měsíc Phoebe
Autor: NASA, JPL, VIMS Team, ISS Team, U. Arizona, D. Machacek, U. Leicester
Objev nezvyklého poměru izotopů deuteria a vodíku D/H pro Saturnův měsíc Phoebe znamená, že připutoval ze vzdálenějších vnějších oblastí Sluneční soustavy. „Poměr D/H pro měsíc Phoebe má nejvyšší hodnotu naměřenou ve Sluneční soustavě, z čehož vyplývá, že pochází z velmi studených oblastí Sluneční soustavy daleko za Saturnem,“ říká Roger N. Clark.

Astronomové rovněž změřili poměr izotopů uhlíku-13 ku uhlíku-12 (13C/12C) u Saturnových měsíců Iapetus a Phoebe. Iapetus, jehož poměr D/H je rovněž podobný jako u Země, má také hodnoty 13C/12C blízké pozemským, zatímco Phoebe má téměř 5× vyšší hodnoty poměru izotopů uhlíku. Přítomnost oxidu uhličitého určuje limity, jak moc se mohl měsíc Phoebe po svém vzniku odpařit. Zůstává pouze možnost, že se Phoebe zformoval ve velmi studených vnějších oblastech Sluneční soustavy – mnohem dále než Saturn – později byl nasměrován dovnitř, kde byl zachycen planetou Saturn. Jak daleko od Slunce leží místo zrodu měsíce Phoebe, to zatím nevíme. V současné době nejsou k dispozici žádná měření poměru 13C/12C nebo D/H pro ledový povrch Pluta či některého tělesa z oblasti Kuiperova pásu. Avšak nová metodika nám brzy umožní uskutečnit taková měření ledových povrchů i u vzdálených těles.

Měření byla uskutečněna pomocí přístroje Visual and Infrared Mapping Spectrometer (VIMS) na palubě kosmické sondy Cassini v průběhu její mise u Saturnu. Vylepšená kalibrace přístroje dokončená počátkem roku 2018 poskytla přesnost potřebnou k těmto měřením světla odraženého od povrchu prstenců a měsíců. Nová metoda měření poměru izotopů na povrchu pevných těles, jako je vodní led nebo zmrzlý oxid uhličitý, umožní použití dálkové reflexní spektroskopie při měření poměru izotopů i pro další tělesa napříč Sluneční soustavou, což povede k přesnějšímu ohraničení modelů vzniku Sluneční soustavy.

Hodnoty poměru D/H pro soustavu planety Saturn se blíží hodnotám Země, z čehož vyplývá, že vodní zdroje ve vnitřní i vnější oblasti Sluneční soustavy byly shodné a my musíme vypracovat nové modely, podle nichž změny od vnitřní ke vnější oblasti planetární soustavy budou menší.

Sonda NASA s názvem Europa Clipper bude rovněž využita k měření poměru izotopů ledu na povrchu Galileovských měsíců obíhajících kolem planety Jupiter. Roger N. Clark jako spolupracující vědecký pracovník mise doufá, že tato měření budou úspěšná.

Zdroje a doporučené odkazy:
[1] phys.org
[2] astrobiology.com

Převzato: Hvězdárna Valašské Meziříčí



O autorovi

František Martinek

František Martinek

Narodil se v roce 1952. Na základní škole se začal zajímat o kosmonautiku, později i o astronomii. V roce 1978 nastoupil na Hvězdárnu Valašské Meziříčí na pozici odborného pracovníka, kde v různých funkcích pracoval až do konce února 2014. Věnoval se především popularizační a vzdělávací činnosti. Od roku 2003 publikuje krátké články o novinkách v astronomii a kosmonautice na stránkách www.astro.cz. I po odchodu do důchodu spolupracuje s valašskomeziříčskou hvězdárnou a podílí se na přípravě obsahu stránek www.astrovm.cz. Ve volném čase se věnuje rekreační turistice.

Štítky: Sonda Cassini, Planeta Saturn, Voda ve Sluneční soustavě


36. vesmírný týden 2025

36. vesmírný týden 2025

Přehled událostí na obloze a v kosmonautice od 1. 9. do 7. 9. 2025. Měsíc bude v neděli v úplňku a 7. 9. nastane úplné zatmění Měsíce. Planety se dají pozorovat na ranní obloze, Saturn už celou noc. Slunce je aktivní a nastala erupce, po které nelze vyloučit slabší polární záři. Nejsilnější nosič současnosti Super Heavy úspěšně vynesl loď Starship, která následně úspěšně přečkala ohnivé peklo a dosedla na plánovaném místě v oceánu.

Další informace »

Česká astrofotografie měsíce

Temná mlhovina Barnard 150

Titul Česká astrofotografie měsíce za červenec 2025 obdržel snímek „Temná mlhovina Barnard 150“, jehož autorem je astrofotograf Václav Kubeš       Dávno, opravdu dávno již tomu. Někdy v době, kdy do Evropy začali pronikat Slované a začala se formovat Velkomoravská říše, v době, kdy Frankové

Další informace »

Poslední čtenářská fotografie

NGC7293 Helix

The “Snail,” or NGC 7293—the Helix Nebula—is the nearest and also the brightest planetary nebula, located in the constellation Aquarius. It ranks among the best-known planetary nebulae. The Snail Nebula is approximately 650 light-years from Earth. It formed about 25,000 years ago and is expanding at a velocity of 24 km/s. Thanks to its brightness of magnitude 7.3 and an apparent diameter of roughly 15 arcminutes, it is easy to observe with a telescope (or binoculars). It is also a very rewarding target for amateur observations. It is our nearest and, despite the NGC designation, the brightest planetary nebula in the sky. It is also the most extensive nebula in the sky, which is actually a drawback: despite its high total magnitude, its surface brightness is low. For this reason it was not discovered by Herschel and does not appear in Messier’s catalogue. Its true diameter is about 1.5 light-years, and it formed about 25,000 years ago when the progenitor star shed the outer layers of its atmosphere. The stellar core has become a white dwarf with a surface temperature of 130,000 °C and an apparent magnitude of 13.3. Owing to its high temperature, its radiation is predominantly ultraviolet and it can be seen only with a large telescope. The white dwarf illuminates its ejected envelopes—the nebula itself—which is expanding at 24 km/s. Once, this nebula was a star similar to our Sun—the view into the Helix Nebula reveals our very distant future. Within this nebula, as in many others, there are peculiar structures called cometary knots. They were first observed in 1996 in the Helix Nebula. They resemble comets in appearance but are incomparably larger: their heads alone reach twice the size of the Solar System, and their tails, pointing radially away from the central star, are up to 100 times the Solar System’s diameter. They expand at 10 km/s. Although they have nothing to do with real comets, part of their material may have originated in the progenitor star’s Oort cloud, which evaporated in the final stage of its evolution. These remarkable structures likely arose when a later, hotter shell ejected by the star ploughed into an earlier, cooler shell. The collision fragmented the shells into pieces, creating comet-like forms. It is possible that dust particles within the cometary knots gradually stick together to form compact icy bodies similar to Pluto. Equipment: SkyWatcher NEQ6 Pro, GSO Newtonian astrograph 200/800 (200/600 f/3), Starizona Nexus 0.75× coma corrector, Touptek ATR585M, AFW-M, Touptek LRGBSHO filters, Gemini EAF focuser, guiding via TS off-axis guider + PlayerOne Ceres-C, SVBony 241 power hub, automated backyard observatory with my own OCS (Observatory Control System). Software: NINA, Astro Pixel Processor, GraXpert, PixInsight, Adobe Photoshop Lights: 48×180 s R, 43×180 s G, 49×180 s B, 76×120 s L, 153×360 s H-alpha, 24×900 s OIII; master bias, flats, master darks, master dark flats Gain 150, Offset 300. July 24 to August 30, 2025 Belá nad Cirochou, northeastern Slovakia, Bortle 4

Další informace »