Согласно последнему исследованию, проведенному NASA и ее партнерами, которое было опубликовано в журнале The Astrophysical Journal, предполагается, что кольца Сатурна возникли в результате столкновения и разрушения двух ледяных лун много миллионов лет назад. Также предполагается, что обломки, которые не стали частью колец, могли послужить началом формирования некоторых существующих спутников Сатурна.
Благодаря миссии NASA "Кассини", ученым стало ясно, что кольца Сатурна и некоторые из его спутников с астрономической точки зрения являются относительно молодыми. Это новое знание вызвало ряд вопросов о механизмах их формирования.
Группа исследователей создала модели, чтобы визуализировать возможные сценарии столкновений между спутниками-предшественниками. Проведенные симуляции имели разрешение, которое превышало предыдущие исследования более чем в 100 раз.
На данный момент кольца Сатурна находятся близко к планете, в пределах Роша. Предел Роша – это самая отдаленная орбита, на которой гравитационная сила планеты достаточно сильна, чтобы разрушить более крупные тела из камня или льда, которые приближаются к планете. Однако материал, который находится дальше по орбите, может слипаться и формировать спутники.
Исследовательская команда провела моделирование 200 различных вариантов столкновений и обнаружила, что широкий спектр сценариев может привести к образованию достаточного количества льда внутри предела Роша, где и возникают кольца.
Альтернативные гипотезы не могут объяснить отсутствие камней в кольцах Сатурна, поскольку они состоят исключительно из ледяных обломков. Это объясняется специфичным типом столкновений. Когда ледяные спутники-прародители сталкиваются, скалистые материалы в их ядрах не разлетаются так далеко, как лед, который их окружает.
Если бы лед и камни попали на другие спутники в системе, возникла бы вероятность каскадных столкновений. Этот эффект множественного разрушения мог бы уничтожить другие спутники-предшественники вне кольцевой области, из которых могли сформироваться современные спутники.
Изменения в гравитационных силах, исходящих от Солнца, могли привести к событиям, которые вызвали столкновения и формирование ледяных кусков в кольцах Сатурна. Эти силы способствовали "разбалансировке" орбит двух спутников Сатурна, что привело к их дестабилизации и взаимным столкновениям. В результате этого "резонанса" обычно круглые и плоские орбиты спутников стали удлиняться и наклоняться, вплоть до пересечения их траекторий.
Спутник Сатурна, Рея, находится на орбите, сразу за местом, где могло бы произойти столкновение с описанным резонансом. Аналогично Земной Луне, спутники Сатурна со временем перемещаются от планеты. Если бы Рея была более старым спутником, она бы уже давно пересекла указанный резонанс. Однако, орбита Реи остается круглой и плоской. Это указывает на то, что она не подверглась дестабилизирующему воздействию резонанса и образовалась сравнительно недавно.