Кільця Сатурна – залишки його колишнього супутника – гіпотеза

Кільця Сатурна дуже витончені, але пояснити їхнє походження дуже непросто. Планетологи висунули нову гіпотезу про їхнє походження, пише журнал Science.

Відповідно до неї, близько 160 мільйонів років тому, крижаний супутник Сатурна був розірваний на частини, коли його орбіта надто близько підійшла до планети. Колишній супутник газового гіганта, що перетворився на уламки льоду кільця, планетологи назвали Кризаліс.

ВАС ЗАЦІКАВИТЬ

Вчені знайшли недалеко від Землі планету-океан

До речі, гіпотеза про природний супутник, що розвалився, допомагає пояснити еволюцію дивно нахиленої осі обертання Сатурна.

Люк Донес, фахівець із планетарної динаміки з Південно-Західного науково-дослідного інституту, каже, що теоретична побудова дійсно розумна, але з одним застереженням: “Я не знаю, як ви перевірятимете цю ідею”.

ВАС ЗАЦІКАВИТЬ

Вчені розповіли, як пахне комета Чурюмова-Герасименко

Вчені давно сперечаються про те, чи існують кільця Сатурна так само довго, як і Сонячна система, тобто мільярди років, або, можливо, всього 100 мільйонів років або близько того.

Дані космічного зонда NASA "Кассіні", який закінчив роботу в 2017 році, після того, як пройшов проміжок між кільцями та верхніми шарами хмар Сатурна, переконливо доводять молоду точку зору.

Але пояснення того, що взагалі створило обручки, залишалося складним завданням — особливо на такому пізньому етапі історії Сонячної системи, коли ймовірність того, що велика комета зачепить планету або зруйнує її супутник, була невелика.

Спочатку Уїздом і його колеги зосередилися на іншій дивині Сатурна: напрочуд великому нахилі його осі обертання - 27 °.

Потрібно було б зіткнення з чимось великим, таким, як Уран, щоб збити вісь обертання Сатурна так сильно, каже Віздом.

Натомість Уїздом та його колеги вважають, що Сатурн набув свого нахилу через своєрідну синхронність: прецесія осі обертання Сатурна — те, як він гойдається, як дзига у певному ритмі, — підозріло збігається з прецесією осі обертання Нептуна.

Якби Сатурн і Нептун опинилися в пастці цього резонансу, нахил Сатурна був би "частково вразливим для інших сил, які могли б змусити його нахилитися", - каже Рола Дбук, аспірант Массачусетського технологічного інституту планетології.

У 2020 році вчені за допомогою "Кассіні" виявили, що причина незвичайного нахилу осі Сатурна - зовнішній подразник.

Таким міг стати Титан, найбільший супутник Сатурна. Він мігрує від Сатурна на 11 сантиметрів на рік. У дослідженні, опублікованому в журналі Science, дослідники Дбук, Уїздом та їхні колеги показують, як міграція Титану у поєднанні з резонансом Сатурн-Нептун могла збільшити нахил Сатурна протягом 1 мільярда років.

Робота також дала потенційне пояснення походження кілець Сатурна. Використовуючи вимірювання гравітаційних полів Сатурна, отримані "Кассіні", дослідники уточнили розрахунки коливання осі обертання Сатурна і виявили, що вона не синхронізована з Нептуном. "Щось вибило їх із резонансу", - каже Дбук.

Коли вчені додали в модель ще один місяць розміром із Япет, третій за величиною супутник Сатурна, все стало ясніше.

Вони виявили, що цей гіпотетичний супутник міг би забезпечити необхідний поштовх до резонансу, якби був раптово збитий зі своєї орбіти через хаотичну взаємодію з сусідами близько 160 мільйонів років тому.

Загалом команда провела 390 симуляцій цієї події. У деяких випадках втрачений місяць стикався з Титаном або Япетом; в інших він був повністю викинутий із системи Сатурна. Але в 17 симуляціях місяць справи Сатурн, де він міг бути розірваний гравітаційними силами, зрештою перетворившись на все відомі кільця.

У Сатурна відомо 83 природні супутники з підтвердженою орбітою; це найбільша кількість відкритих супутників серед усіх планет Сонячної системи. Якщо гіпотеза дослідників вірна, то був і 84-й, який згодом став витонченими кільцями другої за величиною планети Сонячної системи.