Уран вращается практически «лежа» на своей орбите, и новая модель объясняет это влиянием крупного спутника, который в итоге распался и упал на ледяного гиганта. Если идея верна, то Юпитер и Сатурн сегодня переживают аналогичный процесс.
Уран и Нептун — самые далекие планеты Солнечной системы. Это ледяные гиганты, которые в основном состоят из разных видов льда: водяного, метанового, аммиачного. Кроме того, Уран обладает уникальной характеристикой движения. Его ось вращения наклонена к плоскости орбиты очень сильно, почти на 98 градусов. Если Землю и другие планеты можно сравнить с волчками, то Уран больше похож на катящийся мяч, что и определяет необычное чередование сезонов этого далекого гиганта.
Отклонение оси вращения этой планеты обычно связывают со столкновением, которое ледяной гигант претерпел на ранних этапах формирования. Однако новая работа астрономов из Франции, Италии и США предлагает альтернативное объяснение этому явлению — влияние мигрирующего спутника. Статья ученых принята к публикации в журнале Astronomy & Astrophysics и доступна и доступна на arXiv.
Ранее команда уже изучала влияние спутников планет-гигантов. В частности, их моделирование предсказывало, что из-за медленного движения спутников по более далеким орбитам ось вращения Юпитера будет наклонена на 37 градусов через несколько миллиардов лет, а не на три, как сегодня. Точно так же Сатурн, возможно, приобрел свой нынешний наклон — почти 27 градусов — из-за постепенного удаления Титана, самого массивного спутника планеты. Логично, что ученые попытались применить этот подход к Урану, отличающемуся наклоном оси.
Стоит сказать, что медленный дрейф спутников на более далекие орбиты — обычное явление. Приливные силы постоянно «высасывают» энергию из вращающейся системы из двух тел, заставляя вращающийся вокруг более массивного тела объект постепенно замедляться и увеличивать свою орбиту. Даже наша Луна удаляется от Земли на четыре сантиметра в год. Так что такой сценарий для Урана с его десятками спутников вовсе не кажется экзотикой. Расчеты предполагают, что сильный наклон орбиты ледяного гиганта мог быть вызван спутником с массой примерно в половину массы Луны, если бы он находился на расстоянии более десяти радиусов от Урана со скоростью убегания более шести сантиметров в год.
Если бы масса спутника была больше, то для того же эффекта было бы достаточно более умеренной миграции. Единственная проблема в том, что у Урана нет такого спутника. Но новая модель также указывает, где мог исчезнуть массивный спутник, вызвавший наклон оси Урана. Она показала, что когда отклонение достигло примерно 80 градусов, орбита спутника могла резко дестабилизироваться и он мог упасть на планету. Спутник исчез, а сам Уран остался неподвижным в новом наклонном положении.
Такая картина более логична, чем удар массивного тела, и соответствует тому, что мы наблюдаем сегодня у газовых гигантов.
Это похоже на одно и то же явление, — пишут авторы исследования. — Юпитер только начинает наклоняться, Сатурн уже на полпути, а Уран завершил заключительную стадию процесса, завершившегося разрушением спутника.
Благо китайские и американские инженеры уже начали разрабатывать проекты автоматических межпланетных станций, целью которых в начале 1930-х гг. станет загадочный Уран.