Кільця Сатурна могли утворитися від зіткнення двох супутників

За допомогою нової комп’ютерної моделі з роздільною здатністю щонайменше в 100 разів більшою, ніж у попередніх подібних дослідженнях, вчені вперше змогли пояснити велику кількість льоду в кільцях Сатурна.

Сатурн – рекордсмен за кількістю супутників у Сонячній системі. У нього їх 146, причому найбільший – Титан – навіть більший за Меркурій. Судячи з покритої кратерами поверхні деяких великих супутників, вони утворилися давно. Це підтверджується ще й тим, що вони літають досить далеко від планети.

Зазвичай із часом супутники віддаляються від своїх планет через гравітаційну взаємодію. Так Місяць віддаляється від Землі приблизно на 3,8 сантиметра з кожним роком. Дослідження показали, що якби найближчі до кілець Сатурна супутники були старими, вони вже віддалилися б.

Яскравий приклад – супутник Рея, чия кругла і майже “плоска” орбіта лежить за межею, на якій гравітаційні взаємодії Сатурна, Сонця і самого супутника повинні спровокувати резонанс і дестабілізувати орбіту Реї. Якби супутник утворився давно, він раніше перетнув би цю межу і не зберіг би таку орбіту. А головне – в таких умовах Рея могла б врізатися в інший супутник і спровокувати каскад зіткнень

Інша особливість Сатурна – його знамениті кільця. Вони теж досить молоді й майже цілком складаються з льоду без великої кількості космічного пилу, який неминуче скупчився б у кільцях з часом.

У прагненні пояснити такий склад і вік кілець Сатурна міжнародна команда вчених змоделювала понад 200 різних варіацій зіткнення двох крижаних супутників-прабатьків, спровокованого дестабілізацією орбіт.

Деякі з варіацій зіткнення двох крижаних супутників-прабатьків / © NASA/Durham University/Glasgow University/Jacob Kegerreis/Luís Teodoro

Як показало дослідження, у багатьох випадках крижані “оболонки” супутників розліталися якраз в область сучасних кілець – “всередину” межі Роша, де приливні сили планети не дали уламкам сформуватися у більші об’єкти.

“У цьому сценарії природним шляхом утворюються багаті льодом кільця. Коли крижані супутники-прабатьки стикаються, кам’яні породи ядер розлітаються набагато менше, ніж лід, що покриває їх”, – пояснив один з авторів статті Вінсент Ек з Даремського університету.

Причому крижані та кам’яні уламки могли потрапити в інші супутники і спровокувати каскад зіткнень і руйнувань. З цієї матерії, що розлетілася, згідно з припущеннями авторів наукової роботи, могли утворитися молоді супутники Сатурна – наприклад, Рея.

Нагадаємо, що рік тому група астрофізиків із Массачусетського технологічного інституту висунула іншу версію утворення кілець. У їхній моделі через гравітаційну дестабілізацію великий гіпотетичний супутник Сатурна, що літав між Титаном і Япетом, наблизився до планети, і його розірвало приливними силами на безліч осколків, з яких потім утворилися кільця. Такий сценарій не пояснює велику кількість льоду в кільцях.

У дослідженні брали участь вчені з Університету Глазго (Велика Британія), Університету Осло (Норвегія), Дослідницького центру Еймса (NASA, США), Інституту SETI (США) і Даремського університету (Велика Британія). Результати роботи опубліковані в Astrophysical Journal