Un team di scienziati internazionali guidato da Skoltech ha sviluppato un modello matematico che dà un senso a uno dei grandi misteri degli anelli di Saturno.

Gli anelli di Saturno sono formazioni di polvere e ghiaccio che turbinano lungo il piano equatoriale di Saturno. Furono avvistati per la prima volta nel 1610 da Galileo Galilei. Al tempo, pensava che facessero parte del pianeta stesso. Lo studio approfondito di queste formazioni uniche è diventato possibile solo nel XX secolo, nell'era dell'esplorazione spaziale. E molti misteri relativi alla loro formazione e ai loro processi rimangono senza risposta.

La maggior parte dei pianeti del sistema solare è rimasta invariata per milioni di anni, ma gli anelli di Saturno mostrano un'estrema instabilità. Ciò è particolarmente vero per l'anello F, uno dei suoi anelli più esterni. È noto che l'anello F cambia nel corso dei giorni o addirittura delle ore. Per esempio, i veicoli spaziali hanno rilevato grumi di materia nell'anello F che scompaiono improvvisamente.

Sebbene non sia ancora noto quale sia la causa di questo comportamento irregolare, è noto che i processi di aggregazione delle particelle (fusione) e frammentazione (decadimento) svolgono un ruolo. Negli anelli planetari, come quelli di Saturno, questi processi avvengono su scala particolarmente ampia, richiedendo un equilibrio coerente tra frammentazione e aggregazione.

Scienziati delle università russe (Skoltech, Università statale di Mosca, l'Istituto di Matematica Numerica dell'Accademia Russa delle Scienze), il Regno Unito (Università di Leicester), e gli Stati Uniti (Università di Boston) si sono uniti per far luce sul misterioso anello F utilizzando un modello matematico che era stato precedentemente utilizzato per studiare gli elementi più stabili di Saturno.

Utilizzando il modello, il team guidato da Skoltech ha dimostrato la possibilità di regimi oscillatori periodici incessanti per la fusione e la frammentazione delle particelle all'interno degli anelli di Saturno. In altre parole, hanno identificato un meccanismo che potrebbe causare la formazione di coaguli in un anello planetario come l'F-ring. I loro risultati soddisfano la legge di conservazione della massa, che sostiene che la massa non può essere creata o distrutta nelle reazioni chimiche.

I risultati dello studio sono stati pubblicati è la rivista scientifica Lettere di revisione fisica .

"Abbiamo trascorso quasi tre anni a lavorare su questo prima di presentare i nostri risultati per la pubblicazione. Questo perché ci è voluto molto tempo per elaborare i nostri dubbi e le fasi di convalida. Alla fine, abbiamo trovato un esempio di soluzione oscillatoria periodica senza fine dal modello matematico dei processi di aggregazione e frammentazione degli anelli di Saturno. Per di più, abbiamo determinato che questi regimi periodici portano a un ciclo limite stabile, il che è molto sorprendente per un modello sotto la legge di conservazione della massa, dove ci si aspetta di trovare soluzioni di equilibrio stabili. Poiché i nostri risultati principali provengono da simulazioni numeriche, speriamo di attirare l'interesse della comunità matematica per l'elaborazione di rigorose dimostrazioni analitiche dei fenomeni presentati. Comunque, deduciamo che questi risultati possono gettare nuova luce sui fenomeni di grumi periodici che sorgono nell'anello F di Saturno, " ha detto l'autore principale e ricercatore di Skoltech Sergey Matvee