Кольца Реи

Обнаружение

Вояджер-1 увидел область без такого количества энергичных электронов, захваченных магнитным полем Сатурна, ниже по течению от Реи в 1980 году. Эти измерения, которые так и не были объяснены, были сделаны на более далеком расстоянии, чем данные "Кассини".

26 ноября 2005 года "Кассини" совершил единственный целевой пролет Реи в рамках своей основной миссии. Он прошел в пределах 500 км от поверхности Реи, ниже магнитного поля Сатурна, и увидел результирующее плазменное пробуждение, как это было с другими лунами, такими как Диона и Тетис. В этих случаях наблюдалось прекращение поступления энергичных электронов, когда Кассини пересекал плазменные тени лун (области, где сами луны блокировали магнитосферную плазму от достижения Кассини). Однако в случае с Реей электронная плазма начала уменьшаться на расстоянии, в восемь раз превышающем это расстояние, и постепенно уменьшалась до ожидаемого резкого спада, когда Кассини вошел в плазменную тень Реи. Увеличенное расстояние соответствует сфере Хилла Реи, расстояние в 7,7 раз больше радиуса Реи, внутри которой орбиты доминируют под действием гравитации Реи, а не Сатурна. Когда "Кассини" вышел из плазменной тени Реи, произошла обратная картина: резкий всплеск энергичных электронов, затем постепенное увеличение до радиуса сферы Хилла Реи.

Эти показания схожи с показаниями Энцелада, где вода, выходящая из его южного полюса, поглощает электронную плазму. Однако в случае с Реей картина поглощения симметрична.

Кроме того, прибор Magnetospheric Imaging Instrument (MIMI) увидел, что этот пологий градиент прерывается тремя резкими спадами потока плазмы на каждой стороне Луны, и эта картина также почти симметрична.

В августе 2007 года "Кассини" снова прошел через плазменную тень Реи, но уже дальше по течению. Его показания были схожи с показаниями "Вояджера-1".

Нет никаких изображений или прямых наблюдений материала, который, как предполагается, поглощает плазму, но вероятных кандидатов трудно обнаружить напрямую. Дальнейшие наблюдения запланированы на первое продление миссии "Кассини", а целевой пролет запланирован на 2 марта 2010 года.

Сравнение показаний MIMI на Рее и Тетисе, а также возможные кольца. Плазменный след на Рее более турбулентный, чем на Тетисе, поэтому его тень не так четко выражена.


100-секундная экспозиция освещенной Реи не обнаружила никаких признаков колец. Если они и существуют, то либо слишком непрочны, либо не рассеивают достаточно света, чтобы их можно было обнаружить. Эта геометрия обзора особенно настроена на обнаружение крошечных частиц размером с пыль, поэтому кольцо, состоящее полностью из более крупных обломков, все еще возможно. Яркий полумесяц, освещенный Солнцем, находится в правом нижнем углу; гибросвет слева - это планетарное сияние.

Интерпретация

Траектория пролета "Кассини" затрудняет интерпретацию магнитных показаний.

Очевидными кандидатами на поглощающую плазму магнитосферы материю являются нейтральный газ и пыль, но количество, необходимое для объяснения наблюдаемого уменьшения электронов, намного больше, чем позволяют измерения "Кассини". Поэтому исследователи во главе с Джерайнтом Джонсом из команды Cassini MIMI утверждают, что уменьшение количества электронов должно быть вызвано твердыми частицами, вращающимися вокруг Реи:

Анализ электронных данных показывает, что это препятствие, скорее всего, имеет форму диска материала с низкой оптической глубиной вблизи экваториальной плоскости Реи, и что диск содержит твердые тела размером до ~1 м.

Самое простое объяснение симметричных провалов в потоке плазмы - это "расширенные дуги или кольца материала", вращающиеся вокруг Реи в ее экваториальной плоскости. Эти симметричные провалы имеют некоторое сходство с тем, как в 1977 году были обнаружены кольца Урана.

Возможные рейнские кольца
Кольцо	радиус орбиты (км)
диск	< 5,900
1	≈ 1,615
2	≈ 1,800
3	≈ 2,020

Однако не все ученые убеждены, что увиденные сигнатуры вызваны системой колец. На снимках не было видно никаких колец, что накладывает очень низкий предел, по крайней мере, на крошечные частицы размером с пыль. Кроме того, кольцо, состоящее из валунов, должно было бы генерировать пыль, которая, вероятно, была бы видна на снимках.

История

Моделирование показывает, что твердые тела могут стабильно вращаться вокруг Реи вблизи ее экваториальной плоскости в течение астрономического времени. Они не могут быть стабильными вокруг Дионы и Тетиса, поскольку эти луны гораздо ближе к Сатурну и, следовательно, имеют гораздо меньшие сферы Хилла, или вокруг Титана из-за сопротивления его плотной атмосферы.

Было высказано много предположений о возможном происхождении колец. Удар мог принести материал на орбиту; это могло произойти еще 70 миллионов лет назад. Небольшое тело могло быть разрушено при попадании на орбиту Реи. В любом случае, обломки в конечном итоге осели бы на круговых экваториальных орбитах. Однако, учитывая их длительную орбитальную стабильность, возможно, что они сохранились со времен формирования самой Реи.

Чтобы существовали разные кольца, что-то должно их разделять. Предположения включают в себя луны или сгустки материала внутри диска, подобные тем, что наблюдаются в кольце А Сатурна.