Уран имеет очень наклонную ось вращения, и, согласно новой модели, это связано с воздействием крупного спутника, который впоследствии распался и достиг поверхности планеты. В случае, если эта гипотеза подтвердится, то схожий процесс может происходить и на Юпитере, и на Сатурне.
Уран и Нептун находятся на самом краю Солнечной системы. Эти ледяные гиганты в первую очередь состоят из различных видов льда, таких как вода, метан и аммиак. Уран же отличается уникальным способом вращения в пространстве: его ось наклонена относительно плоскости орбиты под очень большим углом, почти 98 градусов. Если Землю и другие планеты можно сравнить с вращающимся волчком, то Уран больше напоминает катящийся шар, что и обуславливает необычную смену времен года на этом удалённом гиганте.
Ось вращения этой планеты, как правило, отклоняется связывают со столкновением, которое она пережила еще на ранних этапах формирования. Однако новая работа астрономов из Франции, Италии и США предлагает альтернативное объяснение этому явлению — влияние мигрирующего спутника. Статья Мелани Сейленфест (Melaine Saillenfest) и ее коллег принята к публикации в журнале Astronomy & Astrophysics и доступна в открытой библиотеке препринтов arXiv.
Ранее Сейленфест и его соавторы уже изучали воздействие спутников на газовые гиганты. В частности, их предыдущее моделирование предсказало, что из-за замедленной миграции спутников на более отдаленные орбиты ось вращения Юпитера через несколько миллиардов лет будет наклонена на 37 градусов, а не на три, как в настоящее время. Подобная ситуация могла произойти и с Сатурном получить свой нынешний наклон — почти 27 градусов — из-за постепенного удаления Титана, самого массивного из спутников планеты. Логично, что ученые попробовали применить этот подход и к Урану, который так выделяется наклоном своей оси.
Необходимо отметить, что постепенное удаление спутников на более отдаленные орбиты – привычное и широко встречающееся явление. Приливные воздействия непрерывно извлекают энергию из вращающейся системы, состоящей из двух тел, что приводит к ее замедлению и увеличению радиуса орбиты. Даже наша Луна удаляется от Земли со скоростью четыре сантиметра в год. Таким образом, подобное развитие событий для Урана, обладающего десятками спутников, не выглядит чем-то необычным. Согласно расчетам, значительный наклон орбиты ледяного гиганта мог спровоцировать появление спутника, масса которого приблизительно вдвое меньше массы Луны, если он переместился на расстояние, превышающее десять радиусов Урана, и двигался со скоростью более шести сантиметров в год.
Если бы масса спутника была больше, для достижения аналогичного эффекта потребовалась бы менее значительная миграция. Сложность заключается в том, что Уран не обладает подобным спутником, а суммарная масса всех известных спутников в несколько раз меньше половины массы Луны. Однако, новая модель также позволяет предположить, что стало с массивный спутник, ответственный за отклонение оси Урана. Согласно расчетам, когда угол отклонения достиг примерно 80 градусов, орбита спутника могла стать неустойчивой, и он, в конечном итоге, упал на планету. Таким образом, спутник исчез, но Уран сохранил за собой новое, наклонное положение.
Такое развитие событий представляется более вероятным, чем столкновение с крупным небесным объектом, и соответствует тому, что мы видим у газовых гигантов в настоящее время. «Это выглядит как один и тот же процесс, — отмечают ученые, авторы исследования. — Юпитер только начинает изменять угол наклона, Сатурн уже достиг середины пути, а Уран завершил заключительный этап, который завершился разрушением спутника (что стало причиной отклонения орбиты. — Прим. ред.)». Вероятно, окончательный ответ на этот вопрос дадут данные, полученные с космических аппаратов, китайского и американского, которые планируют посетить Уран в начале 2030-х годов.