Ледяные кольца Сатурна могли образоваться из потерянной луны Куколки

Фото из открытых источников

Ученые предполагают, что знаменитая планета с кольцами приобрела свою самую впечатляющую особенность примерно 100 миллионов лет назад. Точный механизм образования колец Сатурна обсуждается уже довольно давно, однако группа ученых из США и Китая, возможно, приблизилась к решению этой загадки. Недавно они представили результаты своих исследований на 57-й Лунной и планетарной научной конференции, обсуждая, как кольца Сатурна могли образоваться в результате распада древнего спутника под названием «Куколка» (Chrysalis).

Для исследования ученые использовали ряд компьютерных моделей, чтобы проверить давнюю гипотезу о том, что кольца Сатурна образовались в результате распада древней луны, которую астрономы назвали Куколкой. Это связано с тем, что все небесные тела, включая звезды и черные дыры, имеют так называемый предел Роша, который представляет собой самое безопасное расстояние, на которое меньшее небесное тело может приблизиться к большему, прежде чем оно будет разорвано гравитацией последнего.

Для создания модели исследователи оценили размер Куколки примерно в размер спутника Сатурна Япета, диаметр которого составляет приблизительно 1469 км. Внутреннее строение Куколки было смоделировано как дифференцированное, или слоистое, содержащее смесь водяного льда и камней. Команда использовала два разных состава льда, состоящих на 50 и 80 процентов из льда, разработанных для имитации состава спутников Сатурна Дионы и Япета соответственно. Предполагалось, что Куколка будет иметь эллиптическую (овальную) орбиту, первоначально начиная примерно в 200 радиусах Сатурна от планеты и вращаясь на расстоянии от 1 до 1,5 радиусов Сатурна, что является приблизительным пределом Роша для ледяных планетных тел.

В итоге исследователи пришли к выводу, что во время своего ближайшего сближения с Сатурном Куколка приблизилась к нему слишком близко, в результате чего была разорвана на части из-за огромной гравитации Сатурна. Хотя часть Куколки избежала воздействия гравитации Сатурна, остальная часть образовала то, что впоследствии стало огромными кольцами Сатурна. Однако исследователи отмечают, что кольца могли изначально быть намного больше, чем мы видим сейчас (возможно, достаточно большими, чтобы их могли наблюдать наши родственники-титанозавры), а часть из них была удалена в результате гравитационного взаимодействия с более крупными спутниками Сатурна, в частности, с его крупнейшим спутником Титаном.

В дальнейшем исследователи отмечают, что остается ряд вопросов без ответа, в частности, касающихся самого большого фрагмента Куколки и того, как он мог повлиять на рост колец Сатурна. Кроме того, они стремятся изучить, как эти фрагменты привели к образованию ударных кратеров на некоторых спутниках Сатурна. Это исследование основывается на предыдущих работах, посвященных тому, как разрушение древнего спутника Куколки могло быть причиной образования колец Сатурна, включая исследование 2022 года, опубликованное в журнале Science, в котором предполагалось, что древний спутник может объяснить образование колец Сатурна.

Однако кольца Сатурна могут помочь ученым лучше понять не только формирование и эволюцию планет в нашей Солнечной системе, но и экзопланеты. Например, было установлено, что несколько экзопланет потенциально имеют кольцевую систему, включая J1407b (названную «Супер-Сатурном»), которая находится примерно в 434 световых годах от Земли и, по оценкам, имеет кольцевую систему в 200 раз больше, чем Сатурн.