Uma equipe liderada por Skoltech de cientistas internacionais desenvolveu um modelo matemático que dá sentido a um dos grandes mistérios dos anéis de Saturno.

Os anéis de Saturno são formações de poeira e gelo que giram ao longo do plano equatorial de Saturno. Eles foram vistos pela primeira vez em 1610 por Galileo Galilei. No momento, ele percebeu que eles eram parte do próprio planeta. O estudo aprofundado dessas formações únicas só se tornou possível no século 20, na era da exploração espacial. E muitos mistérios relacionados à sua formação e processos permanecem sem resposta.

A maioria dos planetas do sistema solar permaneceram inalterados por milhões de anos, mas os anéis de Saturno exibem extrema instabilidade. Isso é particularmente verdadeiro para o anel F, um de seus anéis mais externos. Sabe-se que o anel F muda ao longo de dias ou mesmo horas. Por exemplo, espaçonaves detectaram aglomerados de matéria no anel F que desaparecem repentinamente.

Embora ainda não seja conhecido o que causa esse comportamento errático, sabe-se que os processos de agregação (fusão) e fragmentação (decaimento) de partículas desempenham um papel. Em anéis planetários, como os de Saturno, esses processos ocorrem em uma escala particularmente grande, necessitando de um equilíbrio consistente entre fragmentação e agregação.

Cientistas de universidades na Rússia (Skoltech, Universidade Estadual de Moscou, o Instituto de Matemática Numérica da Academia Russa de Ciências), o Reino Unido (a Universidade de Leicester), e os Estados Unidos (Universidade de Boston) se uniram para lançar luz sobre o misterioso anel F usando um modelo matemático que já havia sido usado para estudar os elementos mais estáveis ​​de Saturno.

Usando o modelo, a equipe liderada por Skoltech demonstrou a possibilidade de regimes oscilatórios periódicos incessantes para a fusão e fragmentação de partículas dentro dos anéis de Saturno. Em outras palavras, eles identificaram um mecanismo que pode causar a formação de coágulos em um anel planetário como o anel F. Suas descobertas satisfazem a lei da conservação em massa, que mantém essa massa não pode ser criada ou destruída em reações químicas.

Os resultados do estudo foram publicados na revista científica Cartas de revisão física .

“Passamos quase três anos trabalhando nisso antes de apresentar nossos resultados para publicação. Isso porque demoramos muito para resolver nossas dúvidas e as etapas de validação. encontramos um exemplo de solução oscilatória periódica sem fim a partir do modelo matemático dos processos de agregação e fragmentação dos anéis de Saturno. Além disso, determinamos que esses regimes periódicos levam a um ciclo de limitação estável, o que é muito surpreendente para um modelo sob a lei de conservação em massa, onde soluções de equilíbrio estáveis ​​são esperadas para ser encontradas. Como nossos principais resultados vêm de simulações numéricas, esperamos atrair o interesse da comunidade matemática para a elaboração de provas analíticas rigorosas dos fenômenos apresentados. Qualquer forma, inferimos que esses resultados podem lançar alguma nova luz sobre os fenômenos de aglomerados periódicos que surgem no anel F de Saturno, "disse o principal autor e cientista pesquisador da Skoltech, Sergey Matvee