Астрофизики раскрывают тайну происхождения колец Сатурна

Сатурн и его потрясающие кольца можно наблюдать с Земли в хороший любительский телескоп в ясную ночь. Однако происхождение колец Сатурна долгое время оставалось загадкой. Более того, что они могут рассказать о Сатурне и его спутниках, которые NASA надеется исследовать на наличие признаков жизни?

Суперкомпьютерное моделирование дало ответ на эту загадку, связанную с колоссальным столкновением, произошедшим во времена динозавров.

Новое исследование, недавно опубликованное NASA и его партнерами в «Астрофизическом журнале», предполагает, что кольца Сатурна могли возникнуть из остатков двух ледяных лун, которые столкнулись и раскололись несколько сотен миллионов лет назад.

Некоторые обломки, которые не способствовали образованию колец, возможно, сыграли роль в создании некоторых из нынешних спутников Сатурна.

Ученые смогли смоделировать различные столкновения лун-предшественников с разрешением, более чем в 100 раз превышающим предыдущие исследования. Результаты этого моделирования предоставили им беспрецедентную информацию об истории системы Сатурна.

Кольца Сатурна в настоящее время расположены недалеко от планеты, в пределах предела Роша. Это максимальное расстояние от планеты, где ее гравитационная сила достаточно сильна, чтобы разбить на части большие массы камней или льда, подошедшие слишком близко. Любой материал, вращающийся за пределами этого предела, может образовывать спутники, слипаясь вместе.

Путем моделирования почти 200 различных сценариев столкновения исследовательская группа обнаружила, что различные сценарии столкновения могут рассеять необходимое количество льда до предела Роша Сатурна, где он может оседать и образовывать кольца.

Более того, хотя другие теории не смогли объяснить, почему в кольцах Сатурна наблюдается значительная нехватка камня (поскольку они в основном состоят из кусков льда), этот тип столкновения может дать объяснение.

Винсент Эке, соавтор статьи и доцент кафедры физики Института вычислительной космологии Даремского университета, объяснил, что такая ситуация естественным образом приводит к образованию богатых льдом колец. Столкновение ледяных спутников-прародителей приводит к тому, что порода в их ядрах рассеивается не так широко, как лед на вершине. Кроме того, обломки, состоящие изо льда и камня, могли столкнуться с другими спутниками в системе, что привело к цепной реакции столкновений. Это могло разрушить любые спутники-предшественники, существовавшие за пределами колец, потенциально образовав сегодняшние спутники.

Кадр из компьютерного моделирования столкновения двух ледяных лун на орбите Сатурна.

Но что в первую очередь вызвало эти явления? Одна из возможностей заключается в том, что два бывших спутника Сатурна столкнулись из-за совокупного воздействия гравитации Солнца, которое постепенно дестабилизировало их орбиты вокруг планеты. При определенных орбитальных конфигурациях гравитационное притяжение Солнца может вызвать резонанс, который удлиняет и наклоняет круговые и плоские траектории спутников до тех пор, пока они не пересекутся, что приводит к высокоскоростному столкновению.

Сегодня спутник Сатурна Рея вращается сразу за пределами региона, где возникает такой резонанс. Как и земная Луна, спутники Сатурна со временем удаляются от планеты. Поэтому, если бы Рея была древней, она бы еще в недавнем прошлом прошла через зону резонанса. Однако орбита Реи очень круглая и плоская, что позволяет предположить, что она не испытала дестабилизирующего воздействия резонанса и, возможно, сформировалась относительно недавно.

Необходимы дальнейшие исследования, чтобы понять сложное взаимодействие между гравитационными силами и небесными телами в нашей Солнечной системе и за ее пределами.

Последнее исследование подтверждает предположение о том, что кольца Сатурна появились не так давно. Однако имеются существенные нерешенные проблемы. Если некоторые из ледяных спутников Сатурна также окажутся относительно новыми, возникает вопрос, есть ли шанс на существование жизни в подземных океанах небесных тел, таких как Энцелад. Возможно ли собрать воедино полное повествование о первичной системе планеты, начиная с момента столкновения и до настоящего времени? Дальнейшие исследования улучшат наше понимание об этой очаровательной планете и ледяных мирах, вращающихся вокруг нее, пишет scitechdaily.