Планета Нептун має систему кілець, яку офіційно відкрили 37 років тому. Проте насправді історія питання про їхнє існування значно довша і містить загадку, тісно пов’язану з їхніми характеристиками.
Відкриття кілець Нептуна
Нептун — це восьма, найвіддаленіша планета від Сонця. Його середня відстань від Сонця становить 4,5 млрд км. Сьогодні ми знаємо, що навколо Нептуна є система щонайменше з п’яти основних кілець. Однак перші натяки на їхнє існування з’явилися майже одразу після відкриття самої планети. Вперше про це відкриття повідомив Вільям Лассел ще 1846 року, тобто невдовзі після відкриття самої планети.
Щоправда, тоді достатньо швидко стало зрозуміло, що це — лише наслідок недосконалості телескопа, яким він користувався. Про кільця забули на століття. Повторно про їхнє можливе існування згадали 1966 року, коли астрономи спостерігали за окультацією зір планетою і відзначили, що вона відбувається трохи раніше, ніж мала б.
Ситуація змінилася у 1977 році, коли таким самим методом — за спостереженнями окультацій зір — були відкриті кільця Урана. Це змусило астрономів повернутися до старих спостережень Нептуна й уважніше проаналізувати їх.
Астрономи вирішили повторно спостерігати за покриттям планетою зір і 1984 року виявили дивовижну річ: затемнення відбувалося з одного боку планети, але не на іншому. І це породило припущення, що Нептун оточений системою незамкнених кілець, або дуг.
Як таке може бути, науковці не розуміли, але зробити нічого не могли, бо тогочасні наземні телескопи самих кілець не бачили.
Ситуацію остаточно прояснив Voyager 2. 22 серпня 1989 року космічний апарат пролетів поблизу Нептуна і вперше безпосередньо сфотографував його кільцеву систему, підтвердивши її існування. Знімки показали, що навколо планети справді є кілька переважно замкнених кілець, але в одному з них — Adams — існують особливо яскраві й щільні ділянки, які й виявилися тими самими кільцевими дугами.
Структура кілець
Науковці довго сперечалися щодо того, чи дійсно принаймні одне кільце Нептуна є незамкненим, оскільки це сильно суперечить орбітальній механіці. Однак, зрештою, вони дійшли висновку, що чотири супутники планети, які рухаються всередині системи кілець, дуже сильно впливають на їхню структуру.
Найближче до поверхні Нептуна розташоване кільце Галле. Його внутрішня межа лежить на відстані близько 41.9 тис. км від ценра планети, а ширина становить приблизно 2000 км. Воно переважно складається з дрібного пилу й дуже тьмяне.
Далі за ним — вузьке та яскраве кільце Левер’є, завширшки лише 110 км і з зовнішнім радіусом 53 тис. км. Всередині нього і ближче до внутрішньої крайки рухається супутник Деспіна. Він має неправильну форму і середній діаметер близько 150 км. Ще два супутники — Наяда і Таласа — обертаються у щілині між кільцями Галле та Левер’є.
Безпосередньо за кільцем Левер’є розташоване достатньо розріджене кільце Ласселя. Його ширина становить близько 4000 км. На зовнішній його межі розпочинається вузьке та яскраве кільце Араго. Його ширина становить лише 100 км.
Далі йде проміжок, у якому рухається ще один невеликий супутник — Галатея, а за ним розташований найдивовижніший об’єкт всієї системи — кільце Адамса. Саме воно викликає у науковців найбільше суперечок, бо ніби як складається з п’яти окремих дуг. Спочатку спостереження створювали враження, ніби це окремі незамкнені кільця, однак знімки Voyager 2 показали, що вони є частинами одного кільця. При цьому речовина в цих ділянках розподілена вкрай нерівномірно, що й робить кільце Адамса незвичайним.
Загадка виникнення кілець
Зараз однією з головних загадок кілець Нептуна залишається їхнє походження. Одна з основних моделей припускає, що кільця сформувалися значно пізніше за саму планету з уламків супутника або кількох невеликих супутників, зруйнованих потужними зіткненнями.
Однак насправді вся ця картина з кількома окремими кільцями, між якими розташовані середнього розміру супутники, Різні кільця відрізняються за структурою та співвідношенням пилу й більших частинок, а кільцеві дуги мають ще більш незвичайний склад і розподіл речовини. У системі Нептуна взагалі вистачає дивних речей. Зокрема, одні дослідження показують, що різні кільця утворилися з різних пилових фракцій і від різних супутників.
Серед супутників Нептуна немає тіл, порівнянних за розмірами з великими супутниками інших планет-гігантів. Виняток — величезний Тритон, який, найімовірніше, колись був об’єктом поясу Койпера, захопленим гравітацією Нептуна. Його незвичайна ретроградна орбіта є одним із головних аргументів на користь такого сценарію.
А нещодавні спостереження James Webb Space Telescope додали до цієї історії ще одну дуже цікаву деталь. У спектрах малих супутників Лариси й Галатеї, а також кілець виявили ознаки магнієвих філосилікатів — глинистих мінералів, які є результатом інтенсивної взаємодії силікатної речовини з рідкою водою. При цьому на самих супутниках не виявили звичайного водяного льоду
Це може означати, що сучасні кільця та внутрішні супутники Нептуна містять матеріал із надр набагато більших давніх тіл, у яких колись відбувалася водна зміна мінералів. Одна з основних гіпотез пов’язує їхнє походження із захопленням Тритона: його поява могла зруйнувати первісну систему супутників, а уламки згодом повторно зібралися в сучасні кільця та малі супутники.
Чи справді саме захоплення Тритона стало головною причиною формування сучасної системи кілець, поки остаточно не встановлено. Так це чи ні — науковці ще будуть з’ясовувати.
