Суперкомп’ютерне моделювання пояснює формування загадкових кілець, що оточують газовий гігант Сонячної системи.
Планетологи використовували моделювання за допомогою суперкомп’ютера Центр розподілених досліджень з використанням передових обчислень (DiRAC) в Великобританії, щоб вивчити історію формування масивних кілець Сатурна. Аналіз показує, що вони сформувалися в результаті зіткнення двох супутників, яке відбулося кілька сотень мільйонів років тому.
Кільця Сатурна містять приблизно 90 – 95% водяного льоду і швидко втрачають масу. Дослідники вважають, що спочатку вони представляли собою чистий лід, але потім були зіпсовані пилом і уламками скелястих метеороїдів. Цей склад незвичайний в порівнянні зі звичайною сумішшю льодів і каменів, що спостерігається на об’єктах зовнішньої Сонячної системи.
Моделювання формування кілець Сатурна
Дослідники змоделювали як могли виглядати різні зіткнення між супутниками-попередниками. Ці симуляції проводилися з розрішенням, яке більш ніж в 100 разів перевищує попередні подібні дослідження. Змоделювавши майже 200 різних варіантів зіткнення крижаних супутників, дослідники показали, що в багатьох з них утворюються крижані кільця, що відповідають спостереженням.
Коли крижані супутники-прабатьки стикаються один з одним, скельні породи в ядрах розсіюються не так широко, як покриває їх лід, пояснюють дослідники. Крижані осколки, що розлетілися на велику відстань, могли потрапити всередину межі Роша, де гравітація планети утримує їх від злипання.
Інші осколки і кам’янисті матеріали, ймовірно, залишилися на більш далеких орбітах і послужили основою для формування нових супутників планети. Лід і кам’янисті уламки потрапили на інші ранні супутники Сатурна, показує моделювання, що потенційно могло викликати каскад зіткнень. Цей ефект множення повинен був зруйнувати супутники-попередники і послужити основою для формування нових.
Два колишніх супутники Сатурна могли зіткнутися через зазвичай невеликих ефектів гравітації Сонця, які «сумувалися» і дестабілізували їх орбіти навколо планети, додають автори дослідження. При правильній конфігурації орбіт додаткове тяжіння Сонця викликає ефект снігового кома – «резонанс» – який подовжує і нахиляє зазвичай круглі і плоскі орбіти супутників до тих пір, поки їх шляхи не перетнуться, що призведе до високошвидкісного зіткнення.