С помощью новой компьютерной модели с разрешением как минимум в 100 раз больше, чем в предыдущих подобных исследованиях, ученые впервые смогли объяснить обилие льда в кольцах Сатурна.
Сатурн — рекордсмен по количеству спутников в Солнечной системе. У него их 146, причем крупнейший — Титан — даже больше Меркурия. Судя по покрытой кратерами поверхности некоторых больших спутников, они образовались давно. Это подтверждается еще и тем, что они летают довольно далеко от планеты.
Обычно со временем спутники отдаляются от своих планет из-за гравитационного взаимодействия. Так Луна отдаляется от Земли примерно на 3,8 сантиметра с каждым годом. Исследования показали, что если бы ближайшие к кольцам Сатурна спутники были старыми, они уже отдалились бы.
Яркий пример — спутник Рея, чья круглая и почти «плоская» орбита лежит за границей, на которой гравитационные взаимодействия Сатурна, Солнца и самого спутника должны спровоцировать резонанс и дестабилизировать орбиту Реи. Если бы спутник образовался давно, он ранее пересек бы эту границу и не сохранил бы такую орбиту. А главное — в таких условиях Рея могла бы врезаться в другой спутник и спровоцировать каскад столкновений.
Другая особенность Сатурна — его знаменитые кольца. Они тоже довольно молодые и почти целиком состоят изо льда без большого количества космической пыли, которая неизбежно скопилась бы в кольцах со временем.
В стремлении объяснить такой состав и возраст колец Сатурна международная команда ученых смоделировала более 200 различных вариаций столкновения двух ледяных спутников-прародителей, спровоцированного дестабилизацией орбит.
Как показало исследование, во многих случаях ледяные «оболочки» спутников разлетались как раз в область современных колец — «внутрь» предела Роша, где приливные силы планеты не дали обломкам сформироваться в более крупные объекты.
«В этом сценарии естественным путем образуются богатые льдом кольца. Когда ледяные спутники-прародители сталкиваются, каменные породы ядер разлетаются гораздо меньше, чем покрывающий их лед», — объяснил один из авторов статьи Винсент Эк из Даремского университета.
Причем ледяные и каменные обломки могли попасть в другие спутники и спровоцировать каскад столкновений и разрушений. Из этой разлетевшейся материи, согласно предположениям авторов научной работы, могли образоваться молодые спутники Сатурна — например, Рея.
Напомним, что год назад группа астрофизиков из Массачусетского технологического института выдвинула другую версию образования колец. В их модели из-за гравитационной дестабилизации крупный гипотетический спутник Сатурна, летавший между Титаном и Япетом, приблизился к планете, и его разорвало приливными силами на множество осколков, из которых потом образовались кольца. Такой сценарий не объясняет обилие льда в кольцах.
