Согласно новому исследованию NASA и его партнеров, опубликованному в The Astrophysical Journal, кольца Сатурна могли возникнуть из обломков двух ледяных лун, которые столкнулись и разбились несколько сотен миллионов лет назад. Обломки, которые не попали в кольца, также могли способствовать образованию некоторых современных спутников Сатурна.
Миссия NASA «Кассини» помогла ученым понять, насколько молоды — с астрономической точки зрения — кольца Сатурна и, возможно, некоторые из его спутников. Это знание открыло новые вопросы о том, как они сформировались.
Исследовательская группа смоделировала, как могли выглядеть различные столкновения между спутниками-предшественниками. Эти симуляции проводились с разрешением, более чем в 100 раз превышающим предыдущие подобные исследования.
Сегодня кольца Сатурна расположены близко к планете, в пределах так называемого предела Роша — самой дальней орбиты, где гравитационная сила планеты достаточно сильна, чтобы разрушить более крупные тела камня или льда, которые подходят ближе. Материал, вращающийся дальше по орбите, может слипаться, образуя спутники.
После моделирования 200 различных вариантов столкновений команда обнаружила, что широкий диапазон сценариев может разбросать нужное количество льда внутри предела Роша, где образуются кольца.
Альтернативные версии не могут объяснить, почему в кольцах Сатурна почти нет камней — они полностью состоят из кусков льда. Этот тип столкновения может объяснить это. Когда ледяные спутники-прародители сталкиваются друг с другом, скальные породы в ядрах сталкивающихся тел рассеиваются не так широко, как покрывающий их лед.
Лед и каменистые обломки также попали бы на другие спутники системы, что потенциально могло бы вызвать каскад столкновений. Такой эффект умножения мог бы разрушить любые другие спутники-предшественники за пределами колец, из которых могли образоваться сегодняшние спутники.
События, которые привели к столкновениям и формированию кусков льда в кольцах Сатурна, могли быть вызваны небольшими изменениями в гравитационных силах, действующих со стороны Солнца. Эти силы могли «разбалансировать» орбиты двух спутников Сатурна, что привело к их дестабилизации и взаимным столкновениям. Этот «резонанс» удлиняет и наклоняет обычно круглые и плоские орбиты лун до пересечения их траекторий.
Спутник Сатурна Рея вращается по орбите сразу за тем местом, где он мог бы столкнуться с этим резонансом. Как и земная Луна, спутники Сатурна со временем мигрируют от планеты. Если бы Рея была древней, она должна была бы пересечь резонанс в недавнем прошлом. Однако орбита Реи круглая и плоская. Это говорит о том, что она не испытала дестабилизирующего воздействия резонанса и сформировалось совсем недавно.
«Мы так много еще не знаем о системе Сатурна, в том числе о его спутниках, на которых существует среда, которая может быть пригодна для жизни. Поэтому интересно использовать подобные большие симуляции, чтобы детально изучить, как они могли развиваться», — сказал Джейкоб Кегеррайс, научный сотрудник Исследовательского центра Эймса NASA.
Ранее ученых удивили столетние штормы Сатурна. Мощные и длительные бури связали с возникновением аномальных зон.
Лучшие астрономические фото 2023 года выглядят так:
