Не исключено, что разгадку колец Сатурна и странного наклона его орбиты следует искать в исчезнувшем спутнике, уничтоженном гравитацией 160 миллионов лет назад.
Эрик Хэнд (Eric Hand)
Не исключено, что разгадку колец Сатурна и странного наклона его орбиты следует искать в исчезнувшем спутнике, уничтоженном гравитацией 160 миллионов лет назад.
Разглядывать кольца Сатурна очень приятно, но объяснить, откуда они взялись — та еще головная боль. Планетологи выдвинули новую теорию об их происхождении. Около 160 миллионов лет назад, говорят они, ледяной спутник приблизился слишком близко к планете и разлетелся на куски. Потерянный спутник, который они нарекли Хризалидой, также объясняет странный наклон оси Сатурна.
Других исследователей эта версия заинтриговала, хотя сомнения и остались. "Эта версия насчет происхождения колец Сатурна — словно открытое окно, — говорит Мариам эль-Мутамид (Maryame El Moutamid), специалист по планетарной динамике из Корнельского университета и автор сопроводительной статьи. — Я лично считаю, что объяснение неплохое, хотя сама по этому вопросу останусь в лагере агностиков". Люк Доунз (Luke Dones), специалист по планетарной динамике из Юго-Западного научно-исследовательского института, назвал версию "изобретательной", пусть и с некоторыми оговорками. "Я сомневаюсь, как это можно проверить", — признался он.
Ученые давно спорят о том, сколько существуют кольца Сатурна — миллиарды лет, как сама Солнечная система, или всего 100 миллионов или даже меньше. Данные с космического корабля НАСА "Кассини", который закончил работу в 2017 году после того, как проник между кольцами и верхними слоями облаков Сатурна, убедительно подтвердили "молодую" гипотезу. Космический корабль выяснил, что кольца, во-первых, не столь массивны, как считалось ранее, а во-вторых, подверглись воздействию более мощного, чем ожидалось, потока сажистой пыли из Солнечной системы, которая со временем потемнеет. В совокупности эти данные говорят о том, что относительно нетронутые кольца водяного льда относятся к "молодым", говорит специалист по планетарной динамике из Массачусетского технологического института Джек Уиздом (Jack Wisdom). Но вопрос, откуда они вообще появились — особенно на позднем этапе развития Солнечной системы, когда вероятность столкновения планет и спутников столь мала — остается настоящей головоломкой.
Поначалу Уиздом и его коллеги сосредоточились на другой странности Сатурна: удивительно большом наклоне оси вращения в 27 градусов. (Без наклона планета вращалась бы вокруг своей оси в плоскости, идеально перпендикулярной своей орбите вокруг Солнца и лишилась бы времен года). Когда Сатурн только образовался из вращающегося диска газа и пыли вскоре после рождения Солнечной системы, он имел небольшой наклон, как и Юпитер — другой газовый гигант. Хотя в то время Солнечная система была битком набита протопланетами, для столь значительного отклонения потребовалось бы столкновение с телом размером не меньше Урана, отмечает Уиздом. "Размер имевшихся поблизости небесных тел едва бы изменил орбиту Сатурна так сильно", — говорит он.
Поэтому Уиздом и его коллеги пришли к выводу, что Сатурн приобрел свой наклон из-за необычной синхронности: прецессионное движение Сатурна — планета вращается в определенном ритме, как волчок, — подозрительно совпадает с прецессией на орбите Нептуна. Если бы Сатурн и Нептун вошли в резонанс, наклон Сатурна мог бы измениться под воздействием других сил, объяснила аспирант-планетолог Массачусетского технологического института Рола Дбук (Rola Dbouk). В 2020 году миссия "Кассини" установила возможный внешний раздражитель: им оказался Титан, крупнейший спутник Сатурна, удаляющийся от Сатурна на 11 сантиметров в год. В исследовании, опубликованном сегодня в журнале Science, Дбук, Уиздом и их коллеги объясняют, как перемещение Титана в сочетании с резонансом Сатурн-Нептун за миллиард лет могло усилить наклон орбиты.
Еще они предложили объяснение, откуда взялись кольца Сатурна. Используя измерения гравитационных полей Сатурна с "Кассини", исследователи смоделировали внутреннюю структуру планеты, усовершенствовали расчеты колебания ее оси и обнаружили, что она больше не синхронизирована с Нептуном. "Что-то выбило ее из резонанса", — говорит Дбук. Сперва они исключили хаотическую смену орбиты крупнейших спутников Сатурна. Но когда они добавили еще один, все стало еще интереснее.
В свое моделирование исследователи включили объект размером с Япет, третий по величине спутник Сатурна, вращающийся примерно в 43 радиусах близ орбиты Титана. И выяснили, что именно он мог стать необходимым толчком, если бы сошел с орбиты из-за хаотических взаимодействий с соседями около 160 миллионов лет назад. Всего команда провела 390 симуляций этого события. В одних случаях исчезнувший спутник сталкивался с Титаном или Япетом, в других — полностью выбрасывался из системы Сатурна. Но в 17 симуляциях он задевал Сатурн и уничтожался его силой притяжения, превращаясь в легендарные кольца. "Мы решили, что 17 раз — достаточно убедительный довод", — прокомментировала Дбук.
Однако эль-Мутамид по-прежнему считает это "чередой маловероятных событий". Она надеется, что другим исследователям удастся смоделировать динамику событий подробнее. Зато ей пришлось по душе неофициальное название гипотетического спутника. Хризалида, от греческого слова "золото", кокон, откуда вылупляется бабочка. "Красивое название", — говорит она. онаона.название", — заключила она.
