Для того, чтобы ответить на вопрос, что не так с лунами Сатурна, прежде требуется разобраться с дефинициями. Что с со спутниками планет должно быть «так»? И кому, собственно, должно?
Должно – теории. Спутники, с которыми всё «так», называются регулярными и образуются из остаточного диска на этапе завершения формирования планеты. То есть, правильные, регулярные луны образуются по тому же механизму, что и сами планеты из остаточного диска звезды. Соответственно, они могут быть узнаны по комплексу признаков.
...Но, кстати, о механизме. Он близок, но не совсем таков, как в случае планет. Разница в том, что центральное, окружённое распадающимся на кольца диском тело, в отличие от звезды, не активно. Образование планет происходит на фоне быстро растущего давления солнечного ветра и неравномерного нагрева колец. Что обуславливает разницу в их составе. Лёгкие вещества вытесняются за «снеговую линию», где вода и газы могут замёрзнуть и в качестве снега принять участие в формировании тел, помогая им набрать массу, необходимую для удержания водорода… В системах же планет (в общем случае, исключением является, например, Юпитер) подобного не происходит. Химический состав всех спутников изначально одинаков.
Система регулярных спутников, таким образом, похожа на систему планет, но – идеальную. Такие в космосе, кстати, встречаются, но не суть. Суть же в признаках. Орбиты регулярных спутников располагаются близко к плоскости экватора планеты (как бы ни была наклонена её ось по отношению к плоскости эклиптики). Спутники вращаются в ту же сторону, что и планета вокруг своей оси. Форма орбит близка к круговой, – эксцентриситет очень мал.
И – главное – распределение масс в системе спутников можно назвать «сигарообразным» – ближайшие и наиболее удалённые меньше средних. Ибо с удалением от планеты ширина колец растёт, а плотность убывает, давая оптимум где-то посередине. Ту же природу, – отражая структуру колец, – имеет и распределение радиусов орбит. Для каждой «правильной» системы спутников можно вывести что-то подобное эмпирическому правилу Тициуса-Боде. В точности оно повторяться не будет, как и не будет в точности соблюдаться, однако, принцип всегда понятен интуитивно: радиусы орбит растут прогрессивно, – разница в удалённости между второй и третьей лунами больше разницы между первой и второй, – и так далее. Без крупных скачков.
...Почему, «в точности» регулярность системы не соблюдается? Потому что, как и планеты, луны после завершения формирования несколько изменяют орбиты, переживая период взаимного «уравновешивания», а также подвержены накапливающимся миллиарды лет гравитационным воздействиям звезды и других планет. Картина может быть в разной степени, – до полной потери внешних или внутренних спутников, – смазана... Так что, рассматривать есть смысл только системы планет-гигантов, достаточно массивных и удалённых, чтобы свои системы от внешних влияний защитить.
Характерный пример «правильной» системы из четырёх регулярных спутников, – система Юпитера. Ио, Европа, Ганимед и Каллисто имеют эксцентриситеты орбит в пределах 0.004-0.001, наклоны 0.05-0.5 градуса и радиусы 422, 671, 1070 и 1883 тысяч километров. Масса всех спутников сравнима, и единственные отклонением от идеала можно считать то, что легчайший – Европа, является вторым, а не первым. Но это может иметь объяснение в истории системы.
С другой стороны, примером «неправильной» системы может служить система Нептуна, – в которой беспорядочно всё, – наклоны, эксцентриситеты, распределения масс и направлений вращения – прямого и ретроградного. Следовательно, спутники Нептуна либо захваченные им тела, либо обломки древних лун.
С третьей стороны, система Урана, хотя и расположена почти под прямым углом к плоскости эклиптики, – что и подобает «лежащей на боку» планете, – идеальна. Пять регулярных спутников – Миранда, Ариэль, Умбриэль, Титания, Оберон – удовлетворяют всем мыслимым требованиям и определённо сформировались из одного диска.
...Речь же, однако, шла о системе Сатурна. Где всё не просто. Счёт регулярных спутников обычно начинается с Мимаса (186 тысяч километров). Далее следует Энцелад (238), Тефия (295), Диона (377 тысяч), Рея (527). Регулярные спутники размешаны с обломками, свидетельствующими о какой-то древней катастрофе в системе. Может быть их больше, и следует присчитать Эпиметей и Янус (151 тысяча километров), некогда составлявшие единое целое. Но наклоны и эксцентриситеты малы, а масса лун от Мимаса до Реи монотонно растёт.
Впечатление правильности происходящего нарушает Титан, вращающийся в той же плоскости, но резко выбивающийся из ряда по массе, химическому составу и радиусу орбиты – тут сразу 1223 тысячи километров. Далее следует столь же чуждый по составу прочим телам похожий на соты Гиперион (1501 тысяча) и сразу двухцветный Япет (3.5 миллиона и наклон 8 градусов).
«Не так» с системой Сатурна то, что в неё, видимо, встроилось постороннее тело – Титан. Скорее всего, являвшийся планетоидом кольца, в котором формировался Сатурн, – не поглощённым, а захваченным, причём, почему-то очень поздно, – когда система спутников уже сформировалась. Вторжение тела, массой на полтора порядка превосходящей остальные вместе взятые, смяло систему. Несколько лун погибли в столкновениях, заполнив систему обломками, или вошли в зону Роша, превратившись в кольца. Ещё одна – Япет – оказалась вытолкнутой на более высокую орбиту.
Блог нуждается в поддержке. Кошелёк ЮMoney 4100 1168 3178 5907