Юпитер намного крупнее и массивнее Сатурна, но тем не менее не может похвастаться столь эффектным украшением, и это не даёт покоя астрономам с того самого момента, как они обнаружили эту разницу
Кольца газовых гигантов
Вообще-то кольца у Юпитера есть, просто они заметны разве что глазом, вооружённым космическим телескопом James Webb или каким-то другим очень мощным инструментом. Впервые человечество увидело их в 1976 году на снимке, который прислал из космоса Voyager 1. Вернее, устройство увидело практически только одно главное кольцо, а на самом деле там их целая система, просто их не видно.
Откуда они там взялись? За много лет до Voyager 1 советский астроном Сергей Всехсвятский вычислил, что они там есть и что порождают их извержения вулканов на спутниках. Впоследствии выяснилось, что один из крупнейших ("галилеевых", то есть открытых Галилеем) спутников Юпитера Ио действительно ведёт бурную деятельность. Но дело в том, что Ио находится раза в три дальше колец. Современная наука склоняется к тому, что основной источник материала для этих (прямо скажем, хилых) колец — метеоритная бомбардировка ближайших к ним спутников. Например, 20-километровой Адрастеи и 40-километровой Метиды. Они находятся прямо на уровне самого заметного Главного кольца, их называют "спутниками-пастухами", то есть они и создают эту "паству" в виде россыпи мелких частиц и поддерживают её. Вокруг Юпитера расположился также небольшой "бублик" из таких частиц и ещё два совсем тонких "паутинных" кольца.
Но в любом случае они все в основном состоят из пыли, то есть из частиц твёрдых, что примечательно. Льда там практически нет. Потому-то их и не видно: лёд сверкает. Выражаясь по-научному, у него высокое альбедо. А у всего остального сравнительно низкое.
Что характерно: кольца есть и у Урана, и у Нептуна. У Урана тоже пылевые. Их происхождение неясно, но, учитывая, что Уран как бы "лежит на боку", то есть у него ось вращения очень сильно наклонена по сравнению со всеми остальными планетами, есть подозрение, что он когда-то с чем-то столкнулся, "упал" и приобрёл в результате аварии коллекцию обломков вокруг себя. У Нептуна, по мнению учёных, это льдины, покрытые силикатами. Каким образом возникли и почему сохраняются, опять-таки вопрос.
Меж тем кольца Сатурна простираются на 400 тысяч километров вширь и при этом на 93% состоят изо льда, чем и обязаны своим великолепным свечением: они ярче самой планеты. И эта уникальная ситуация — прямо-таки астрономический ребус. В конце концов по многочисленности семейства спутников они с Юпитером практически соответствуют друг другу: 82 — у Сатурна, 79 — у Юпитера. А по размеру и массе Юпитер намного больше: 317 масс Земли против 95. Почему же он не смог набрать себе таких браслетов?
Почему у Юпитера маленькие кольца
Планетологи из Университета Калифорнии решили это выяснить с помощью компьютерного моделирования. И оно показало, что, если бы внушительные кольца на каких-то начальных этапах и возникли вокруг Юпитера, то на расстояниях, равных от трёх до 29 радиусов планеты, они должны были довольно быстро ликвидироваться. Почему? Потому что в этих пределах они должны были притягиваться к более крупным телам, то есть группироваться, а не болтаться вот так порознь, как мы наблюдаем у Сатурна.
А существующее пыльное обрамление у Юпитера обосновалось на уровне где-то 1,5–3 радиуса Юпитера. И при этом "галилеевы" спутники (Ио, Европа, Ганимед и Каллисто) вращаются по настолько круглым орбитам и находятся в такой безупречной гармонии друг с другом, что учёные практически уверены, что они возникли вокруг Юпитера одновременно с ним самим, то есть собрались из протопланетного диска. Тогда, конечно, они там всё в себя вобрали, а если какой-то бесхозный мусор остался, то они со временем вокруг себя прибрались.
Тогда почему у Сатурна большие кольца?
Да, действительно, хочется задать вопрос по-другому: не почему больших колец у Юпитера нет, а почему они, собственно говоря, есть у Сатурна? Тут надо разобраться с такой вещью, которая называется "предел Роша". В XIX веке французский астроном Эдуар Рош рассчитал, что на определённом близком расстоянии к планете её спутник начинает разрушаться под действием её притяжения. То есть, пока он держится подальше, он цел, как подходит к пределу Роша — разваливается на части. Стало быть, ближе этого предела материя может существовать только россыпью, ей не хватает сил взаимного притяжения, чтобы воссоединяться во что-то покрупнее. Планета не даёт.
И для каждой планеты этот предел свой. Притом отдельно рассчитывается на случай твёрдых спутников и на случай, по терминологии учёных, "жидких". Как пишет Университет Калифорнии, для Юпитера "жидкий" предел Роша находится в районе как раз 2,76 его радиуса. Здесь всё сходится: всё, что за пределами трёх радиусов, собирается в более-менее крупные спутники, всё, что ближе, — носится в виде разрозненных колец.
Теперь смотрим, как у Сатурна. У него "жидкий" предел Роша — 2,2 радиуса планеты. То есть, по идее, должно всё летать где-то в этих пределах. А меж тем мы наблюдаем эти самые кольца на расстояниях вплоть до почти восьми радиусов Сатурна. Любопытно. А почему же оно там не группируется?
Вообще, есть две основные версии происхождения колец Сатурна: либо гравитация гиганта не даёт льдинкам соединяться, либо это когда-то было крупное тело, но оно разрушилось или в результате столкновения с чем-то, или, опять же, потому что подошло слишком близко.
Возможно, разгадка кроется в прошлом Солнечной системы: по мнению учёных, Сатурн не всегда был там, где он есть сейчас, он изначально был ближе, а потом мигрировал. Кто знает, а может быть, по дороге и насобирал себе где-то все эти ледяные бусы.
Во всяком случае, спутник "Кассини" оценил возраст колец Сатурна в несколько десятков миллионов лет, то есть они по космическим меркам совсем молодые: могли появиться, к примеру, тогда, когда у нас вымерли динозавры. А сама планета родилась вместе со всей Солнечной системой четыре с половиной миллиарда лет назад. Выходит, она определённо их каким-то образом приобрела. Конечно, если "Кассини" не ошибся.
