Американські планетологи завдяки даним «Кассіні» змоделювали еволюцію Сатурна та дійшли висновку, що незвичний нахил планеті забезпечив ще один супутник, який планета втратила приблизно 160 мільйонів років тому. Супутник підтримував Сатурн у резонансі з Нептуном, однак з часом дестабілізувався, мігрував та наблизився до Сатурна, де і був зруйнований внаслідок зіткнення. Це призвело до прецесії осі Сатурна, а заразом і до появи його відомих кілець, пишуть вчені у статті, опублікованій в Science.
Найбільший супутник Сатурна Титан та другий по величині супутник Рея накладаютьсяя один на одного на знімку, який зробила станція «Кассіні». NASA / JPL-Caltech / Space Science Institute
Куди нахилений Сатурн?
Нахил планети — це нахил між її екватором та орбітальною площиною. І нахил другої за розмірами планети Сонячної системи, Сатурна, складає 26,7 градуса, що надзвичайно займає вчених, адже цього забагато, щоб такий нахил міг з'явитися ще на етапі формуванням планети-гіганта. Планетологи зійшлися на думці, що такий незвичний нахил Сатурну забезпечує спін-орбітальний резонанс з сусіднім від нього Нептуном, тобто кут нахилу його осі обертання залежить від орбіти та її змін Нептуна. Втім, до цього Сатурн мало щось призвести, а тому вчені шукають яку-небудь динамічну подію.
І у своїй роботі, аналізуючи дані, які про Сатурн встигла надіслати станція «Кассіні», науковці з університетів США змогли уточнити момент інерції планети та пояснити і нахил, і кільця, і навіть положення найбільшого супутника Сатурна Титана ще одним супутником.
Хіба Сатурну мало супутників?
Розподіл маси всередині такої нещільної газоподібної планети як Сатурн, яка до того ж швидко обертається, значною мірою визначається співвідношенням між відцентровими та гравітаційними силами. І на своїх останніх 22 витках космічний апарат «Кассіні» пройшов між кільцями та атмосферою Сатурна, давши можливість виміряти гравітаційне поле планети та визначити її внутрішню будову. Цим і скористалися вчені у цій роботі, уточнивши момент інерції планети, тобто те, як маса розподіляється усередині планети.
Він не вписався в діапазон, що передбачають популярний сценарій міграції Титана чи особливостей планети ще на ранніх етапах її формування. Але при цьому отримані дані добре підходять моделі, в якій Сатурн міг у минулому бути ще одним супутником (на додаток до 83, про які ми знаємо).
Моделюючи еволюцію супутникової системи газового гіганта, дослідники доходять висновку, що Кризаліс — так назвали у своїй роботі гіпотетичний супутник вчені — буде подібним на третій по величині супутник Сатурна Япет: матиме діаметр у 1 470 кілометрів та масу в 1.8×10^21 кілограма. За розрахунками, супутник Сатурн міг втратити близько 160 мільйонів років тому через нестабільність орбіти Кризаліс, що і призвело до його нахилу.
Як супутник схилив планету-гіганта?
Гравітаційний вплив Кризаліс, на думку планетологів, підтримував нахил Сатурна у резонансі з Нептуном, однак втрата його змінила швидкість прецесії та нахилила. Таким чином спін-орбітальний резонанс з Нептуном був раніше, однак наразі Сатурн лише наближений до нього, а порушив його цей гіпотетичний супутник. Причому наявність в історії Сатурна Кризаліса пояснює ще кілька речей, які хвилюють дослідників Сатурна.
Так, наприклад, у ході моделювання Кризаліс, сходячи зі своєї орбіти, мав кілька зустрічей із Титаном і Япетом, що також могло змінити і їхні орбіти та пояснити ексцентриситет Титана, на пояснення якого також не існує теорії, з якою всі погоджуються. До того ж якщо Кризаліс спіткала участь зіткнення з Сатурном або яким-небудь супутником, то його уламки могли утворити знамениті кільця Сатурна, вік яких оцінюють приблизно у сотню мільйонів років.
Що ще відомо про Сатурн
🔭 «Габбл» побачив зміну пір року на планеті
🪐Також астрофізики напророчили йому зіткнення з планетою
🧅А коливання кілець Сатурна допомогли уточнити розміри та склад його ядра: у газовій оболонці ховається ядро радіусом принаймні 60 відсотків від радіуса планети, яке все ж має у складі тверді кам'янисті породи