Ни одна другая планета Солнечной системы не носит подобного украшения: у Юпитера, Урана и Нептуна кольца есть, но настолько бледные, что три столетия их попросту не замечали. У Сатурна же диаметр самого широкого кольца A составляет 273 000 километров при толщине около полутора километров — пропорции листа писчей бумаги шириной метров в двадцать. Материал этой конструкции ещё удивительнее: вещество колец на 98 процентов состоит из чистого водяного льда с небольшой примесью твёрдых частиц. Космос за четыре с половиной миллиарда лет пачкает всё, до чего дотягивается, и планетологи до сих пор спорят, откуда посреди грязной Солнечной системы взялась эта стерильная белизна.
Спор начался с недоразумения. Галилей в 1610 году разглядел в свою трубу нечто вроде «ушей» по бокам планеты, счёл их спутниками, а через два года обнаружил, что они бесследно исчезли — кольца повернулись к Земле ребром. Разобрался Христиан Гюйгенс, собравший в 1655 году рефрактор с пятидесятикратным увеличением. В 1675 году Джованни Кассини заметил, что кольцо разделено зазорами, крупнейший из которых носит теперь его имя. В 1848-м француз Эдуар Рош вычислил минимальное расстояние, ближе которого спутник разрывается приливными силами планеты, — 2,44 её радиуса. Максвелл в 1859 году доказал, что сплошное кольцо разорвало бы на части, а Софья Ковалевская единственной своей астрономической работой 1885 года показала, что кольца не могут быть ни жидкими, ни газообразными. Окончательную точку поставил в 1895 году Джеймс Килер, поймавший спектроскопией эффект Доплера: рой ледышек, внутренние летят быстрее внешних.
Версия первая, самая старая: кольца — ровесники Сатурна, остаток ледяных и каменистых обломков, оставшихся на орбите после формирования Солнечной системы примерно 4,5 миллиарда лет назад. Просто вещество, которому не хватило места собраться в спутник. Версия вторая, прямо вытекающая из расчётов Роша: некая луна подошла к планете слишком близко, перешла роковую черту и была растянута приливом в ленту обломков. Обе гипотезы красивы и обе спотыкаются об одну деталь — состав. Ледяные луны Сатурна содержат приличную долю силикатов, а кольца почти не содержат камня вовсе.
Версия третья объясняет этот дефицит изящно. Робин Кэнап в 2010 году предположила, что в кольца превратилось тело размером с Титан: оно сформировалось в газовом диске вокруг молодого Сатурна, по спирали сползло внутрь предела Роша, где приливы содрали с него ледяную мантию, а каменное ядро целиком провалилось в планету. Отсюда и чистый лёд. Версия четвёртая обходится без сложной механики: средний спутник, оказавшийся в зоне Роша, был разбит вдребезги врезавшейся кометой. Вероятнее всего это случилось в эпоху поздней тяжёлой бомбардировки, когда по внутренней Солнечной системе носились тучи ледяных тел.
Версия пятая и вовсе не требует у Сатурна лишних лун. Люк Донс в 1991 году, а затем Рюки Хиодо с коллегами в 2017-м показали: приливной разрыв пролетавшего мимо объекта пояса Койпера размером с Плутон способен породить массивные кольца — и не только у Сатурна, но и у остальных планет-гигантов, примерно 3,8 миллиарда лет назад. Гость подходит слишком близко, планета растягивает его в веретено и оставляет себе лёд. Версия шестая — бильярд: взаимное столкновение двух спутников средних размеров, что предполагает молодой возраст и колец, и части внутренних лун.
Версия седьмая оказалась самой громкой. Компьютерное моделирование связало появление колец с гипотетическим спутником, которому дали имя «Хризалис» — куколка, из которой вылупилась бабочка. Джек Уиздом и его соавторы предположили, что примерно 160 миллионов лет назад эта луна размером с Япет потеряла устойчивость, прошла у планеты по вытянутой орбите и рассыпалась. Побочный результат вычислений интереснее самих колец: гибель Хризалиса объясняет и странный наклон оси Сатурна в 26,7 градуса. Изначально кольца были заметно массивнее, но со временем их масса уменьшилась под влиянием гравитации крупных спутников, прежде всего Титана.
Версия восьмая переворачивает доску. Аргумент в пользу молодости колец был прост: пыль. Межпланетная пыль оседает на кольцах со скоростью около 0,1 грамма на квадратный метр, и Саша Кемпф из Университета Колорадо сравнил их с ковром, на котором со временем неизбежно накапливается грязь. Отсюда и возникла цифра в 100–400 миллионов лет по данным «Кассини», сблизившегося с планетой перед гибелью в 2017 году. Но в декабре 2024-го японская группа показала моделированием, что микрометеориты при ударе о кольца испаряются полностью, не оставляя следа; секрет чистоты — в устойчивости к загрязнению, и возраст колец может лежать в диапазоне от 2,25 до 4,5 миллиарда лет.
Восемь версий — и ни одной решающей улики. Зато точно известно, чем всё кончится: кольца «тают», просыпаясь дождём в атмосферу планеты, и им осталось от 100 до 300 миллионов лет. Кем бы ни была та луна, её надгробие уже осыпается — а мы застали момент, когда оно ещё видно в любительский телескоп с дачной веранды.