Яскраві кільця Сатурна та його найбільший супутник Титан виникнули внаслідок серії катастрофічних зіткнень між давніми супутниками планети. На це вказало моделювання на основі даних місії «Кассіні», що вивчала Сатурн. Тепер науковці вважають, що сучасна супутникова система Сатурна сформувалася після зіткнення та подальшого злиття двох великих супутників близько 100 мільйонів років тому. Статтю з результатами опублікували на сайті препринтів arXiv.
Що науковці ще не знали про кільця Сатурна?
Місія «Кассіні», яка вивчала Сатурн і систему його супутників у 2004-2017 роках, є основним джерелом даних про планету-гіганта. Завдяки їй науковці дізналися, що кільця планети сформувалися всього 100 мільйонів років тому, а не понад чотири мільярди років тому, як вважали досі, і зможуть проіснувати ще не більш як 400 мільйонів років. Наприкінці своєї місії апарат «Кассіні» виміряв розподіл маси всередині Сатурна для вивчення швидкості «погойдувань», які поступово нахиляють вісь обертання планети.
Раніше науковці вважали, що цей ритм узгоджується з гравітаційним впливом Нептуна, але виявилося, що маса Сатурна розподілена нерівномірно та більш концентрована в центрі, що може вказувати на масштабні катастрофічні події в минулому системи. Дослідники припустили, що раніше у Сатурна був ще один великий супутник, який зруйнувався та утворив кільця планети. Іншим поясненням нахилу Сатурна є вплив його найбільшого супутника, Титана, який і сам має незвичну витягнуту орбіту. Французько-американська команда науковців на чолі з фахівцями Інституту SETI провела дослідження, щоб звести всі пояснення до єдиного сценарію формування системи Сатурна.
Як зіткнення в давній системі супутників породили сучасний вигляд планети?
Для перевірки гіпотези про зіткнення давніх супутників науковці використали комп’ютерне моделювання динаміки супутників Сатурна, відтворюючи можливі сценарії зіткнень та орбітальні взаємодії. Ключовим елементом в дослідженні став невеликий супутник Гіперіон, чия орбіта пов'язана з Титаном. Науковці виявили, що цей орбітальний зв'язок між ними існує всього кілька сотень мільйонів років, приблизно з того ж часу, коли зник гіпотетичний додатковий супутник.
За модельними розрахунками, Гіперіон міг утворитися як уламок після зіткнення цього гіпотетичного супутника з Титаном. Зіткнення двох тіл, великого «прото-Титана» і меншого «прото-Гіперіона», пояснює відсутність кратерів на поверхні Титана та його витягнуту орбіту, що швидко округляється. До катастрофи «прото-Титан», ймовірно, нагадував Каллісто — холодне покрите кратерами тіло без атмосфери. А «прото-Гіперіон» міг вплинути на орбіту далекого супутника Япета, пояснивши значний нахил його орбіти — близько 15 градусів.
Науковці припускають, що після цієї катастрофічної події змінилася орбіта Титана, з округлої ставши ексцентричною, тобто витягнутою. Внаслідок цього дестабілізувалися й орбіти внутрішніх супутників Сатурна, тож невеликі супутники могли зміщуватися і стикатися між собою. Більшість уламків знову об’єднувалася у супутники, а частина падала на Сатурн, формуючи його кільця. За оцінками дослідників, це сталося не більше ніж 100 мільйонів років тому, що узгоджується з віком кілець.
Як планують перевірити сценарій формування системи Сатурна?
Науковці сподіваються, що перевірити гіпотезу катастрофічних зіткнень у системі Сатурна допоможе місія Dragonfly від NASA, яка прибуде на Титан у 2034 році. Дрон-октокоптер буде вивчати геологію та хімію поверхні супутника. Якщо він виявить ознаки давнього глобального зіткнення, це підтвердить, що найбільший супутник Сатурна сформувався внаслідок давніх зіткнень.
Якою є система планети з найбільшою кількістю супутників
🪐 Сатурн ще раз підтвердив свій статус планети з найбільшою кількістю супутників — тепер їх у нього більше, ніж у всіх інших планет Сонячної системи разом узятих.
🤯 У майбутньому на систему Сатурна може чекати ще одне катастрофічне явище — його супутник Титан або зіткнеться з планетою, або вийде з зони її гравітаційного впливу.
💫 Сатурн впливає не лише на свої кільця та супутники, але й на комети, які пролітають повз. Так він зміг викинути з Сонячної системи комету ще до того, як її відкрили науковці.