За допомогою нової комп’ютерної моделі з роздільною здатністю як мінімум в 100 разів більше, ніж в попередніх подібних дослідженнях, вчені вперше змогли пояснити велику кількість льоду в кільцях Сатурна.
Сатурн – рекордсмен за кількістю супутників в Сонячній системі. У нього їх 146, причому найбільший — Титан — навіть більше Меркурія. Судячи з покритої кратерами поверхні деяких великих супутників, вони утворилися давно. Це підтверджується ще й тим, що вони літають досить далеко від планети.
Зазвичай з 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 і майже повністю складаються з льоду без великої кількості космічного пилу, який неминуче накопичився 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 / Luіs 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 в більші об’єкти.
Причому крижані і кам’яні уламки могли потрапити в інші супутники і спровокувати каскад зіткнень і руйнувань. З цієї матерії, яка розлетілася, згідно з припущеннями авторів наукової роботи, могли утворитися молоді супутники Сатурна – наприклад, Рея.
Нагадаємо, що рік тому група астрофізиків з Массачусетського технологічного інституту висунула іншу версію утворення кілець. У їх 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 (Великобританія), Університету Осло (Норвегія), дослідницького центру Еймса (NASA, США), Інституту seti (США) і Даремського університету (Великобританія). Результати роботи опубліковані в Astrophysical Journal.