Dziś Saturn kojarzy się z pierścieniami, jednak nie zawsze było to takie oczywiste

W tym tygodniu bez umiaru wpatrywałem się w Saturna. Planeta widoczna jest gołym okiem, więc jej odnalezienie na nocnym niebie jest bardzo proste. Na początku roku było to niemożliwe, bo pojawiała się nad horyzontem mniej więcej o wschodzie Słońca. Później, by ją oglądać trzeba było wstawać w środku nocy. Warunki, jak na miasto, były dość dobre, dlatego najpierw oglądałem Jowisza z wyraźnymi pasami w atmosferze, potem Marsa, ale najdłużej zatrzymywał mnie Saturn.

Niedawno pisałem, że używam do obserwacji amatorskiego teleskopu. Ma to pewną zaletę. Mogłem trochę poczuć się, jak XVII-wieczni astronomowie, którzy toczyli spór o to, co widzą i zadawali pytanie, czym są pierścienie Saturna. Zagadka nie była prosta. Choć po raz pierwszy o tym nietypowym atrybucie planety pisał w 1610 r. Galileusz, dopiero 46 lat później Christiaan Huygens ogłosił, że wydarł planecie jej tajemnicę.

Galileusz w jednym z listów mówił o Saturnie, jako o gwieździe składającej się z trzech elementów. Uczony początkowo założył, że są to satelity. Planetę obserwowali też inni badacze. Włoch, Francesco Fontana, naszkicował Saturna w swoim dziele „Novae coelestium, terrestriumque rerum observationes”. Na ilustracji zobaczyć można jajowaty obiekt z wielkimi „uchami” (w znaczeniu uchwytów). W połowie wieku Jan Heweliusz twierdził, że „ucha” Saturna są z nim zespolone. Gdybym miał naszkicować planetę podczas ostatniej obserwacji, gdy znajdowała się jeszcze nisko nad horyzontem, powstałby obraz podobny do stworzonego przez Fontanę.

Planetę obserwowało w tamtym czasie co najmniej kilku uczonych. Pierre Gassendi porównał ją do kokonu jedwabnika. Anton Maria Schyrleus de Rheita pisał o ciele centralnym i elementach bocznych. Giovanni Batista Hodierna mówił o czarnych plamach.

Zagadkę rozwikłał Holender, Christiaan Huygens. Początkowo zaszyfrował odpowiedź na pytanie, czym jest dziwna struktura planety, by dać szansę innym astronomom. W 1659 r. wydał dzieło „Systema Saturnium”, w którym odkrył karty. Saturn – według niego - jest otoczony płaskim dyskiem, który nie ma kontaktu z obiektem, jak uważał na początku Heweliusz. Wiele wskazuje na to, że opis poczyniony przez Huygensa był prawdopodobnie modelem teoretycznym, a nie efektem obserwacji. Badacz widział planetę w konkretnej fazie. Rozpoczął obserwacje w 1655 r. W tym samym roku pierścienie przestały być widoczne na pewien czas. Musiał zatem skorzystać z dokonań kolegów, by postawić swoją hipotezę. Warto wspomnieć przy tej okazji, że 25 marca 1655 r. Holender odkrył Tytana, największy księżyc gazowego olbrzyma.

Kolejne cztery satelity planety ujrzał po raz pierwszy Giovanni Cassini. Ważniejszy jest jednak jego wkład w badanie tajemnicy pierścienia. Dziś efekt jego dociekliwości nazywamy przerwą Cassiniego. To przestrzeń między pierścieniami A i B, której szerokość wynosi 4,8 tys. kilometrów.

Nazwanie tego, co się widzi, to jedna sprawa. Twardszym orzechem do zgryzienia było zrozumienie czym są pierścienie. Zastanawiając się nad ich naturą James Clerk Maxwell dowiódł niemal u progu XX wieku, że pierścienie składają się z wielu małych cząstek. „Wnioskujemy zatem, że pierścień musi składać się z oderwanych cząstek; te mogą być stałe lub ciekłe, ale muszą być niezależne. Cały system musi składać się z szeregu wielu koncentrycznych pierścieni, z których każdy porusza się z własną prędkością (…)” – pisał uczony w swoim dziele „On the Stability of the Motion of Saturn's Rings”.

Dziś wiemy, że pierścienie najłatwiej rozpoznawalnej planety Układu Słonecznego składają się z niezliczonych fragmentów lodu i skał. Najmniejsze mają wielkość ziarenka cukru. Kilka największych można porównać wielkością do góry. Pierścienie oznaczono literami alfabetu. Główne noszą nazwę C, B i A. Najbliżej planety znajduje się pierścień D, a najdalej pierścień F. Wymienić trzeba też słabe pierścienie G i E.

Pierścienie posiadają też inne planety – Jowisz, Uran i Neptun. Niewykluczone, że za 20-40 mln lat podobna struktura wykształci się wokół Marsa. Wszystko za sprawą księżyca. Fobos rozpada się bowiem pod wpływem grawitacji Czerwonej Planety. Pierścienie Saturna są najbardziej spektakularne. Nadal dostarczają materiału do badań i przyspieszają bicie serca amatorom obserwacji astronomicznych.

Dzieło dwóch uczonych, którzy z takim zapałem badali tajemnice pierścieni, zostało uczczone dzięki misji Cassini-Huygens. W październiku 1997 r. rakieta nośna Tytan IV wyniosła w kierunku planety sondę kosmiczną. W 2004 r. sonda Cassini weszła na orbitę Saturna, stając się jego pierwszym sztucznym satelitą. Pół roku później próbnik Huygens wylądował na Tytanie. W projekcie wzięło udział kilkanaście krajów. Do dziś misja Cassini-Huygens jest źródłem nowym odkryć.

W kwietniu tego roku NASA podała, że jeden z instrumentów wykrył ślady pyłu kosmicznego spoza Układu Słonecznego.

*W pracy nad tekstem korzystałem m.in. z książki „Wędrówki niebieskie, czyli Wszechświat nie tylko dla poetów” autorstwa Jarosława Włodarczyka. Wydana została w 1999 r. nakładem wydawnictwa Prószyński i Spółka.