Новые исследования Института SETI показывают, что крупнейший спутник Сатурна, Титан, мог появиться в результате столкновения с другим, более ранним спутником. Аналогичный процесс, по мнению ученых, мог привести к формированию ярких колец планеты. Результаты опубликованы в Planetary Science Journal.
«Это помогает объяснить сразу несколько загадок Сатурна: молодой возраст колец, необычную орбиту Титана и странное движение его меньших спутников, таких как Гиперион и Япет», — отмечают исследователи.
Слияние спутников вместо выброса
Используя компьютерное моделирование, команда изучала сценарий, при котором Титан возник в результате слияния двух протоспутников. Данные миссии НАСА «Кассини», проведшей 13 лет на орбите Сатурна, показали, что масса планеты сконцентрирована в центре сильнее, чем считалось ранее. Это меняет скорость прецессии — медленного колебания оси вращения, аналогичного движению вращающегося волчка. Ранее считалось, что прецессия Сатурна совпадает с прецессией Нептуна, создавая эффект постепенного наклона и делая кольца видимыми с Земли. Новые данные опровергают это совпадение.
Чтобы объяснить расхождение, ученые предположили наличие еще одного спутника, который позже исчез после столкновения с Титаном. Разрушенные фрагменты могли стать колечками вокруг планеты.
Подсказки от Гипериона
Ключевым объектом стали орбиты Гипериона — небольшого спутника неправильной формы с хаотичным вращением. Он находится в резонансе с Титаном, то есть их орбиты связаны через периодические гравитационные взаимодействия.
«Гиперион дал нам важную подсказку об истории системы», — говорит один из исследователей.
Моделирование показало, что орбитальная связь между Титаном и Гиперионом возникла сравнительно недавно — всего несколько сотен миллионов лет назад, совпадая с исчезновением предполагаемого протоспутника. При слиянии двух спутников фрагменты могли остаться на орбите и сформировать Гиперион.
Обновленная поверхность Титана
Столкновение объясняет гладкую поверхность Титана и малое количество ударных кратеров. Большой удар мог обновить ледяную кору, а слегка вытянутая орбита спутника, которая постепенно становится более круговой, подтверждает недавнее возмущение. Слияние также могло изменить орбиту Япета, еще одного отдаленного спутника, что решает еще одну загадку Сатурна.
Новые модели объясняют, как возникли кольца Сатурна. После слияния Титана его орбита стала влиять на внутренние, меньшие спутники планеты, делая их движения нестабильными. Когда их орбитальные периоды приходились на простые соотношения с орбитой Титана, гравитационное воздействие усиливалось, вызывая столкновения. Часть обломков слиплась в новые маленькие луны, а оставшиеся фрагменты льда остались на орбите, образовав знаменитые кольца Сатурна. По расчетам ученых, это произошло примерно 100 миллионов лет назад, что совпадает с оценками возраста колец.
Будущие проверки гипотезы
Миссия НАСА «Стрекоза», запланированная к прибытии на Титан в 2034 году, сможет подтвердить эти сценарии. Летательный аппарат с ядерным двигателем изучит поверхность и химический состав спутника и, возможно, найдет доказательства масштабного столкновения.
«Мы связываем орбиты, колебания и историю спутников, чтобы реконструировать события, которые сформировали современную систему Сатурна», — заключают авторы исследования.
Где родилась Тейя и почему ее называют соседом Земли: показало исследование
Неожиданное открытие о Титане ставит под сомнение химию возникновения жизни
Подписывайтесь и читайте «Науку» в Telegram