Ученые проследили долгую цепочку событий, которые вызвали необычный наклон оси вращения Сатурна, а в конце концов привели к появлению у планеты грандиозной системы колец.
Сатурн может похвастаться самой большой и красивой системой колец во всей Солнечной системе. Их происхождение и возраст в точности неизвестны до сих пор. Согласно одной гипотезе, кольцам несколько миллиардов лет, как и планетам возле Солнца, и появились они из того же протопланетного облака. Другие считают, что кольца Сатурна — это остатки спутника, который разрушился уже тогда, когда на Земле шел расцвет эпохи динозавров. Впрочем, большинство данных указывает на второй вариант. Его подтвердила и новая работа астрофизиков из Массачусетского технологического института (MIT), статья которых опубликована в журнале Science.
Работа Джека Уиздома (Jack Wisdom) и его коллег началась с другой необычной черты Сатурна. Ось вращения этой планеты заметно — на 27° — отклонена от перпендикуляра к плоскости ее орбиты. Дело в том, что планеты образуются из газопылевого облака, которое вращается вокруг молодой звезды, и сохраняют основные параметры движения этого облака. Отклонение оси вращения, как у Земли, — это почти всегда результат соударений. Однако неизвестно ни тела, достаточно массивного для того, чтобы развернуть огромный Сатурн, ни каких-либо его останков.
Поэтому предполагается, что наклон Сатурна вызван уникальной связью с соседним Нептуном. Ось Сатурна прецессирует, слегка отклоняясь в стороны, и эти колебания совпадают с прецессией орбиты Нептуна. Усиливает их медленная миграция Титана, крупнейшего из спутников Сатурна, который постепенно, примерно на 11 см в год, удаляется от него. Работа Джека Уиздома и его коллег опиралась на эти гипотезы. Ученые использовали результаты измерений гравитационного поля Сатурна, сделанных зондом Cassini. Однако когда они уточнили параметры вращения планеты, обнаружилось, что прецессия ее оси уже не «синхронизирована» с Нептуном так точно, словно выведенная из равновесия каким-то посторонним влиянием.
Астрономы провели целый ряд симуляций, опробовав разные сценарии, связанные с миграциями крупных лун Сатурна. Картина сложилась лишь тогда, когда к известным спутникам планеты добавили еще один. Моделирование показало, что гипотетический объект (авторы назвали его Хризалида, Chrysalis) мог находиться между орбитами Титана и Япета, третьего по размерам из спутников Сатурна, и набирать примерно ту же, что и Япет, массу. Около 100-200 миллионов лет назад хаотическая игра гравитации между многочисленными лунами выбросила его с орбиты. Это вывело Сатурн из резонанса с Нептуном и заставило Титан мигрировать подальше.
Ученые смоделировали эти события 390 раз, получив разные возможные сценарии. В одних Хризалида сталкивалась с Титаном или Япетом, в других — выбрасывалась прочь из системы Сатурна. Но в некоторых случаях спутник быстро падал на планету и разрывался приливными силами в ее мощном гравитационном поле, а останки превращались в кольца. К сожалению, в этой красивой и логичной последовательности событий смущает одно: подобный итог астрономы получили лишь в 17-ти циклах моделирования из 390. Пошли ли реальные события по одному из этих вариантов, пока что можно лишь гадать.
