На протяжении сотен лет Сатурн был известен как планета, окруженная кольцами. Эта удивительная особенность шестой планеты нашей Солнечной системы делает ее уникальной не только в пределах нашей системы, но и далеко в космосе. Ученые считают, что эти кольца были далеко не всегда и могут исчезнуть в будущем. Сейчас они ломают голову над тем, что могло создать массивную систему колец, а новая суперкомпьютерная симуляция указывает на то, что в далеком прошлом вокруг газового гиганта произошло впечатляющее столкновение нескольких ледяных спутников. Пока динозавры бродили по Земле, спутники Сатурна, возможно, сталкивались и разбивались на куски, образуя легендарные кольца.
Новое исследование, опубликованное на прошлой неделе в журнале "The Astrophysical Journal", является результатом сотрудничества Исследовательского центра Эймса НАСА, Даремского университета и Университета Глазго. Оно опирается на результаты, полученные учеными в ходе таких миссий, как "Кассини-Гюйгенс", которые подтвердили, что кольца и спутники Сатурна гораздо моложе, чем предполагалось. В связи с этим в научном сообществе возникли вопросы о том, что именно произошло на орбите Сатурна, что сделало его таким непохожим на другие планеты-гиганты.
Известные спутники Сатурна.
Для решения этой непростой задачи команда ученых обратилась к суперкомпьютеру Distributed Research using Advanced Computing (DiRAC) в Даремском университете. DiRAC смоделировал почти 200 вариантов того, как древние спутники сталкивались и разлетались на части вокруг Сатурна, причем каждая симуляция проводилась с беспрецедентной детализацией - более чем в 100 раз выше, чем при предыдущих симуляциях.
Кольца Сатурна представляют собой неприятную проблему при расчетах, отчасти потому, что они почти полностью состоят из льда. В настоящее время кольца вращаются внутри предела Роша - точки, в которой крупные тела будут разорваны на части сверхсильной гравитацией планеты. За пределами этого региона обломки могут объединяться в спутники. Согласно моделированию, столкновение двух ледяных лун десятки миллионов лет назад могло привести к тому, что мы видим сегодня. Каменные ядра таких объектов не смогли бы создать кольца, а вот лед был разбросан по старой орбите этих спутников и мог образовать кольца.
Моделирование также предполагает, что столкновение двух спутников осыпало бы другие спутники обломками, что могло вызвать цепную реакцию, которая выбросила бы больше льда в систему колец. Это также может объяснить относительную молодость существующих спутников планеты. Материал, который не оседал внутри предела Роша Сатурна, мог соединиться и образовать более 100 спутников, которые мы видим сегодня.
В данном исследовании не рассматривается вопрос о том, как эти предполагаемые спутники оказались на траектории столкновения. Тем не менее, команда предполагает, что небольшие гравитационные толчки со стороны Солнца могли подтолкнуть их к резонансу — удлинению и наклону орбит, что могло привести к пересечению ранее разделенных траекторий. Спутник Сатурна Рея находится сразу за точкой резонанса, что позволяет предположить, что он пересекал эту точку в прошлом, когда медленно удалялся от планеты. Однако его орбита плоская и симметричная. Это еще одно свидетельство того, что Рея моложе и, возможно, состоит из обломков древнего столкновения, в результате которого образовались кольца. Эта работа может также повлиять на поиски жизни в подповерхностных океанах спутника Энцелада, которые НАСА хотело бы исследовать в будущих миссиях.
