1 мин чтения

Из всех колец Солнечной системы кольца Сатурна, бесспорно, самые эффектные.

В отличие от тонких кругов пыли и камней, окружающих Юпитер, Уран, Нептун и даже карликовую планету пояса Койпера по имени Хаумеа, разноцветная кольцевая система Сатурна великолепно обширна. Усеянный крошечными лунами, которые формируют его края, планета представляет собой сложную структуру, каждое из семи колец Сатурна движется с разной скоростью.

Интересно, что тот самый диск, которым славится Сатурн, кажется шокирующе молодым. Данные свидетельствуют о том, что кольцевой системе всего 100 миллионов лет, плюс-минус (и дополнительные данные свидетельствуют о том, что они исчезнут менее чем через 100 миллионов лет).

Трудно объяснить, почему кольца появились так долго после образования остальной части Солнечной системы, что заставило некоторых ученых усомниться в правильности интерпретации этих свидетельств.

Теперь, в качестве побочного результата исследования некоторых других особенностей Сатурна, команда пришла к правдоподобному ответу. Если кольца Сатурна сделаны из раскрошенной луны, это может объяснить не только недавнее формирование пыльных дисков, но и две другие странные особенности кольцеобразной планеты: ее осевой наклон и странную, быстро расширяющуюся орбиту его крупнейшего спутника Титана.

Каждая планета Солнечной системы имеет осевой наклон, который представляет собой угол между осью вращения и плоскостью орбиты. У всех планет  свой осевой наклон. Сатурн показывает 26,7 градуса, что аналогично наклону Земли, Марса и Нептуна. Однако наклон газового гиганта становится все более экстремальным, ученые связывают это с внешней миграцией Титана.

Согласно предыдущим исследованиям, цепочка гравитационных взаимодействий от Сатурна до Титана и Нептуна оказала значительное влияние на наклон окруженного кольцом мира. Скорость, с которой Сатурн колеблется вокруг своей оси вращения (прецессия вращения), очень близка к скорости, с которой колеблется вся орбита Нептуна (орбитальная прецессия), явление, известное как резонанс, предполагающее взаимосвязь.

Это предварительное исследование показало, что, в отличие от более ранних исследований, эти гравитационные ступени соединились относительно недавно, учитывая, что Титан слишком быстро мигрирует от Сатурна, чтобы они могли возникнуть в ранней Солнечной системе.

Однако новая работа группы под руководством астронома Джека Уиздома из Массачусетского технологического института обнаружила нечто странное. Они использовали гравитационные данные космического корабля НАСА «Кассини» и модель внутренней структуры планеты, чтобы увидеть, находится ли Сатурн все еще в резонансе с Нептуном. Ответ? Не совсем.

Это было любопытно, поэтому они копали глубже, пытаясь понять, почему. Если бы орбита Титана сначала мигрировала наружу, как и ожидалось, а затем неожиданно изменилась, это могло бы втянуть Сатурн внутрь и вытолкнуть его обратно из резонанса, что привело к нынешнему не совсем резонансу с Нептуном.

Следующим шагом будет определение того, что могло так резко изменить орбиту Титана. Что ж, есть кое-что, о чем мы знаем, у Сатурна чертовски много: лун.

В настоящее время их насчитывается 82 (включая некоторые, которые еще не подтверждены), и это самое большое известное количество спутников в Солнечной системе. Если бы у Сатурна был дополнительный спутник, который был дестабилизирован, это могло бы изменить прецессию планеты и помочь ей избежать резонанса с Нептуном.

Команда провела сотни симуляций, каждая с немного отличающимися начальными условиями, системы Сатурна, включая эту гипотетическую луну, названную Кризалис. И они обнаружили, что этот сценарий аккуратно все объясняет — наклон оси, орбиту Титана и даже детские кольца Сатурна.

В частности, согласно сценарию, присутствие Кризалиса могло заставить Сатурн наклониться в большей степени, чем мы видим сейчас, около 36 градусов, из-за резонанса с Нептуном. За это время у него должно было быть гравитационное взаимодействие с Титаном.

Затем, около 160 миллионов лет назад, орбита Кризалис дестабилизировалась. Это привело к тому, что он слишком близко отклонился от Сатурна, гравитация которого разорвала луну на части.

На основе своих симуляций исследователи подсчитали, что около 99 процентов Кризалиса в конечном итоге врезались в Сатурн, но на орбите осталось достаточно материала, чтобы образовать кольца планеты.

Если бы луна была ледяной, как некоторые спутники Солнечной системы, это могло бы привести к наблюдаемому сегодня изобилию льда в кольцах Сатурна.

Это жестокое столкновение также могло вывести Сатурн из резонанса, уменьшив его осевой наклон. Однако из 390 симуляций только в 17 были созданы условия, при которых формировались кольца Сатурна.

Итак, как объясняет астроном Корнельского университета Мариам Эль Мутамид в комментарии к новому исследованию, разрушение Кризалиса возможно правдоподобно, хотя, вероятно, это было редкое, разовое явление. Мы вряд ли увидим еще одно подобное событие в ближайшее время.

«Мы предполагаем, — пишут исследователи в своей статье, — что у Сатурна когда-то был дополнительный спутник, Кризалис; что система ранее находилась в резонансе спин-орбитальной прецессии с Нептуном; что наклон Сатурна увеличивался по мере изменения скорости прецессии из-за миграции Титана; что он избежал резонанса прецессии из-за нестабильности орбиты Кризалиса; и что тесное столкновение этого предполагаемого спутника с Сатурном привело к образованию его колец».

«Это очень хорошая история, — говорит Уиздом, — но, как и любой другой результат, ее должны будут изучить будущие исследователи».

Тем не менее, она объясняет вещи, которые до сих пор было трудно понять. Будущие исследования удивительно сложной системы Сатурна и других систем с кольцами могут помочь определить скорость, с которой ожидаются такие события, как разрушение Кризалиса.

Источник новости Science.org

Поделитесь новостью
0 0 голоса
Рейтинг статьи
Подписаться
Уведомить о
guest
0 комментариев
Межтекстовые Отзывы
Посмотреть все комментарии
Предыдущий пост Марсоход НАСА Обнаружил Признаки Органического Вещества на Марсе
Следующий пост В Австралии Найдена Окаменелость Возрастом 380 Миллионов Лет с Самым Старым Сердцем
0
Оставьте комментарий! Напишите, что думаете по поводу статьи.x