Вчені простежили довгий ланцюжок подій, які викликали незвичайний нахил осі обертання Сатурна, а врешті-решт привели до появи у планети грандіозної системи кілець.
©NASA, JPL
Сатурн може похвалитися найбільшою і красивою системою кілець у всій Сонячній системі. Їх походження і вік в точності невідомі досі. Згідно з однією гіпотезою, кільцям кілька мільярдів років, як і планетам біля Сонця, і з’явилися вони з тієї ж протопланетної хмари. Інші вважають, що кільця Сатурна — це залишки супутника, який зруйнувався вже тоді, коли на Землі йшов розквіт епохи динозаврів. Втім, більшість даних вказує на другий варіант. Його підтвердила і нова робота астрофізиків з Массачусетського технологічного інституту (MIT), стаття яких опублікована в журналі Science.
Робота Джека Уіздома (Jack Wisdom) і його колег почалася з іншої незвичайної риси Сатурна. Вісь обертання цієї планети помітно — на 27° – відхилена від перпендикуляра до площини її орбіти. Річ у тім, що планети утворюються з газопилової хмари, яка обертається навколо молодої зірки, і зберігають основні параметри руху цієї хмари. Відхилення осі обертання, як у Землі, — це майже завжди результат зіткнень. Однак невідомо ні тіла, досить масивного для того, щоб розгорнути величезний Сатурн, ні будь-яких його останків.
Тому передбачається, що нахил Сатурна викликаний унікальним зв’язком з сусіднім Нептуном. Вісь Сатурна прецесує, злегка відхиляючись в сторони, і ці коливання збігаються з прецесією орбіти Нептуна. Підсилює їх повільна міграція Титану, найбільшого з супутників Сатурна, який поступово, приблизно на 11 см на рік, віддаляється від нього. Робота Джека Уіздома і його колег спиралася на ці гіпотези. Вчені використовували результати вимірювань гравітаційного поля Сатурна, зроблених зондом Cassini. Однак коли вони уточнили параметри обертання планети, виявилося, що прецесія її осі вже не «синхронізована» з Нептуном так точно, немов виведена з рівноваги якимось стороннім впливом.
Астрономи провели цілий ряд симуляцій, випробувавши різні сценарії, пов’язані з міграціями великих супутників Сатурна. Картина склалася лише тоді, коли до відомих супутників планети додали ще один. Моделювання показало, що гіпотетичний об’єкт (автори назвали його Хризаліда, Chrysalis) міг перебувати між орбітами Титана і Япета, третього за розмірами з супутників Сатурна, і набирати приблизно ту ж, що і Япет, масу. Близько 100-200 мільйонів років тому хаотична гра гравітації між численними супутниками викинула його з орбіти. Це вивело Сатурн з резонансу з Нептуном і змусило Титан мігрувати подалі.
Вчені змоделювали ці події 390 разів, отримавши різні можливі сценарії. В одних Хризаліда стикалася з Титаном або Япетом, в інших — викидалася геть з системи Сатурна. Але в деяких випадках супутник швидко падав на планету і розривався приливними силами в її потужному гравітаційному полі, а останки перетворювалися в кільця. На жаль, в цій красивій і логічній послідовності подій бентежить одне: подібний підсумок астрономи отримали лише в 17-ти циклах моделювання з 390. Чи пішли реальні події по одному з цих варіантів, поки що можна лише гадати.