Planeettarenkaat ovat mielenkiintoinen ilmiö. Pelkkä näiden kahden sanan mainitseminen herättää yleensä mielikuvia Saturnuksesta, jonka suuri ja värikäs rengasjärjestelmä muodostaa kiertävän kiekon. Mutta itse asiassa useilla muillakin aurinkokuntamme planeetoilla on renkaat. Toisin kuin Saturnuksella, niiden järjestelmät eivät vain ole yhtä näkyviä ja ehkä vähemmän kauniita katsella.

Viime vuosikymmeninä tehtyjen tutkimusponnistelujen ansiosta, joissa avaruusluotaimia on lähetetty Aurinkokunnan uloimpiin alueisiin, olemme ymmärtäneet, että kaikilla kaasujättiläisillä – Jupiterilla, Saturnuksella, Uranuksella ja Neptunuksella – on omat rengasjärjestelmänsä. Eikä siinä vielä kaikki! Itse asiassa rengasjärjestelmät saattavat olla yleisempiä kuin aiemmin luultiin…

Jupiterin renkaat:

Jupiterin renkaat havaittiin vasta vuonna 1979, kun Voyager 1 -avaruusluotain suoritti planeetan ohilennon. Niitä tutkittiin perusteellisesti myös 1990-luvulla Galileo-kiertoradalla. Koska rengasjärjestelmä koostuu pääasiassa pölystä, se on heikko, ja sitä voidaan havaita vain tehokkaimmilla teleskoopeilla tai läheltä kiertoradalla liikkuvien avaruusalusten avulla. Viimeisten kahdenkymmenenkolmen vuoden aikana sitä on kuitenkin havainnoitu lukuisia kertoja Maasta käsin sekä Hubble-avaruusteleskoopilla.

Rengasjärjestelmässä on neljä pääkomponenttia: paksu sisempi hiukkasista koostuva torus, joka tunnetaan nimellä ”halorengas”, suhteellisen kirkas, mutta erittäin ohut ”päärengas” ja kaksi leveää, paksua ja haaleaa ulompaa ”harsorengasta”. Nämä ulommat renkaat koostuvat Amalthean ja Theben kuiden materiaalista, ja ne on nimetty näiden kuiden mukaan (eli ”Amalthea-rengas” ja ”Thebe-rengas”).

Pää- ja halorenkaat koostuvat pölystä, joka on sinkoutunut kuista Metis, Adrastea ja muista havaitsemattomista emokappaleista suurten nopeuksien törmäysten seurauksena. Tutkijat uskovat, että Himalian kuun kiertoradan ympärillä voisi olla jopa rengas, joka on voinut syntyä, kun toinen pieni kuu törmäsi siihen ja aiheutti materiaalin sinkoutumisen sen pinnalta.

Saturnuksen renkaat:

Saturnuksen renkaat on puolestaan tunnettu jo vuosisatoja. Vaikka Galileo Galilei havaitsi Saturnuksen renkaat ensimmäisenä vuonna 1610, hänellä ei ollut tarpeeksi tehokasta kaukoputkea havaitakseen niiden todellisen luonteen. Vasta vuonna 1655 hollantilainen matemaatikko ja tiedemies Christiaan Huygens kuvasi ne ensimmäisenä planeettaa ympäröivänä kiekkona.

Myöhemmät havainnot, joihin kuului myös spektroskooppisia tutkimuksia 1800-luvun loppupuolella, vahvistivat, että renkaat koostuvat pienemmistä renkaista, joista kukin muodostuu Saturnusta kiertävistä pienistä hiukkasista. Nämä hiukkaset ovat kooltaan mikrometreistä metreihin, jotka muodostavat planeettaa kiertäviä rykelmiä ja jotka koostuvat lähes kokonaan pölyn ja kemikaalien saastuttamasta vesijäästä.

Kokonaisuudessaan Saturnuksella on 12 renkaan järjestelmä, jossa on kaksi jakoa. Sillä on laajin rengasjärjestelmä kaikista aurinkokuntamme planeetoista. Renkaissa on lukuisia aukkoja, joissa hiukkastiheys laskee jyrkästi. Joissain tapauksissa tämä johtuu siitä, että Saturnuksen kuut ovat upotettuina niiden sisälle, mikä aiheuttaa destabiloivia kiertorataresonansseja.

Mutta Titanin renkaan ja G-renkaan sisällä kiertorataresonanssilla Saturnuksen kuiden kanssa on stabiloiva vaikutus. Kaukana päärenkaiden ulkopuolella on Phoebe-rengas, joka on kallistunut 27 asteen kulmassa muihin renkaisiin nähden ja kiertää Phoeben tavoin taantuvasti.

Uranuksen renkaat:

Uranuksen renkaiden uskotaan olevan suhteellisen nuoria, korkeintaan 600 miljoonaa vuotta vanhoja. Niiden uskotaan saaneen alkunsa useiden planeetan ympärillä aikoinaan olleiden kuiden törmäyspirstoutumisesta. Törmäyksen jälkeen kuut todennäköisesti hajosivat lukuisiksi hiukkasiksi, jotka säilyivät kapeina ja optisesti tiheinä renkaina vain tiukasti rajatuilla maksimaalisen stabiilisuuden vyöhykkeillä.

Uranuksella on 13 toistaiseksi havaittua rengasta. Ne ovat kaikki hyvin heikkoja, suurin osa niistä on läpinäkymättömiä ja vain muutaman kilometrin levyisiä. Rengasjärjestelmä koostuu enimmäkseen suurista kappaleista, joiden halkaisija on 0,2-20 metriä. Muutamat renkaat ovat optisesti ohuita ja koostuvat pienistä pölyhiukkasista, minkä vuoksi niitä on vaikea havaita Maassa sijaitsevilla teleskoopeilla.

Neptunuksen renkaat:

Neptunuksen renkaat havaittiin vasta vuonna 1989, kun Voyager 2 -avaruusluotain suoritti planeetan ohilennon. Järjestelmästä on havaittu kuusi rengasta, joita voidaan parhaiten kuvata heikoiksi ja ohuiksi. Renkaat ovat hyvin tummia, ja ne koostuvat todennäköisesti säteilyn käsittelemistä orgaanisista yhdisteistä, jotka ovat samanlaisia kuin Uranuksen renkaissa. Uranuksen ja Saturnuksen tavoin neljä Neptunuksen kuusta kiertää rengasjärjestelmän sisällä.

Muut kappaleet:

Taannoin vuonna 2008 ehdotettiin, että magneettiset vaikutukset Saturnuksen kuun Rhean ympärillä saattavat viitata siihen, että sillä on oma rengasjärjestelmänsä. Myöhemmässä tutkimuksessa kuitenkin todettiin, että Cassini-lennolla saadut havainnot viittasivat siihen, että jokin muu mekanismi on vastuussa magneettisista vaikutuksista.

Vuosia ennen kuin New Horizons -luotain vieraili järjestelmässä, tähtitieteilijät arvelivat, että myös Plutolla saattaa olla rengasjärjestelmä. Suoritettuaan historiallisen ohilennon järjestelmän ohi heinäkuussa 2015 New Horizons -luotain ei kuitenkaan löytänyt todisteita rengasjärjestelmästä. Vaikka kääpiöplaneetalla oli useita satelliitteja sen suurimman (Charon) lisäksi, planeetan ympärillä olevat roskat eivät ole sulautuneet renkaiksi, kuten oletettiin.

Pikkuplaneetta Chariklossa – Saturnuksen ja Uranuksen välissä Aurinkoa kiertävällä asteroidilla – on myös kaksi sitä kiertävää rengasta. Ne johtuvat ehkä törmäyksestä, joka aiheutti sen ympärille kiertoradalle muodostuneen roskaketjun. Ilmoitus näistä renkaista tehtiin 26. maaliskuuta 2014, ja se perustui havaintoihin, jotka tehtiin tähtien peittymisen aikana 3. kesäkuuta 2013.

Sitä seurasivat vuonna 2015 tehdyt havainnot, jotka viittasivat siihen, että vuoden 2006 Chironilla – toisella merkittävällä Kentaurilla – voisi olla oma rengas. Tämä johti lisäspekulaatioihin siitä, että aurinkokunnassamme saattaisi olla monia pikkuplaneettoja, joilla on rengasjärjestelmä.

Lyhyesti sanottuna neljällä aurinkokuntamme planeetalla on monimutkainen rengasjärjestelmä, samoin kuin pikkuplaneetta Chariklolla ja kenties monilla muillakin pienemmillä kohteilla. Tässä mielessä rengasjärjestelmät näyttävät olevan Aurinkokunnassamme paljon yleisempiä kuin aiemmin on luultu.

Olemme kirjoittaneet Universe Today -lehteen useita artikkeleita planeetoista, joilla on renkaat. Tässä on artikkeli Saturnuksen renkaiden koostumuksesta, ja tässä on artikkeli planeetoista, joilla on renkaat.

Jos haluat lisätietoa planeetoista, katso NASA:n Aurinkokunnan tutkimussivu, ja tässä on linkki NASA:n Aurinkokuntosimulaattoriin.

Olemme myös nauhoittaneet sarjan jaksoja Astronomy Cast -ohjelmasta, joka käsittelee jokaista Aurinkokunnan planeettaa. Aloita tästä, jakso 49: Merkurius.