Благодаря использованию новейшей вычислительной модели, которая обладает разрешением, превышающим показатели предыдущих аналогичных работ как минимум в 100 раз, исследователи впервые получили объяснение изобилия льда в кольцах Сатурна.
Сатурн лидирует по числу спутников среди планет Солнечной системы. На данный момент известно 146 его спутников, причем самый крупный из них, Титан, превосходит по размерам Меркурий. Оценочно, возраст некоторых крупных спутников, имеющих сильно изрытую кратерами поверхность, достаточно велик. Это также подтверждается их удаленным расположением от планеты.
Со временем спутники, как правило, удаляются от своих планет под воздействием гравитационных сил. Например, Луна ежегодно отплывает от Земли на 3,8 сантиметра. Анализ данных свидетельствует о том, что если бы спутники, находящиеся рядом с кольцами Сатурна, были достаточно древними, они бы уже значительно отдалились от планеты.
Спутник Рея является наглядным примером: его круговая и близкая к экваториальной орбита расположена за пределами зоны, где гравитационное воздействие Сатурна, Солнца и самого спутника, по расчетам, должно вызвать резонанс и дестабилизировать траекторию Реи. Если бы этот спутник сформировался в далеком прошлом, он бы уже пересек эту границу и не сохранил бы свою нынешнюю орбиту. И самое важное – в подобных условиях Рея могла бы столкнуться с другим спутником, что привело бы к цепи разрушительных столкновений.
Еще одна отличительная черта Сатурна – его известные кольца. Они, вероятно, сформировались относительно недавно и в основном состоят изо льда, с небольшим количеством космической пыли, которая со временем неизбежно накапливалась бы в кольцах.
Чтобы понять структуру и возраст колец Сатурна, международная группа исследователей создала более 200 моделей, имитирующих столкновения двух ледяных спутников-предков, вызванные изменением их орбит.
Согласно результатам исследования, ледяные «оболочки» спутников нередко разрушались и распространялись в область, где сейчас находятся кольца — внутрь» предела Роша, поскольку гравитационное воздействие планеты препятствовало слиянию обломков в более массивные тела.
«В подобных условиях богатые льдом кольца формируются естественным образом. При столкновении ледяных спутников-предков, каменные породы, составляющие их ядра, разлетаются в гораздо меньшем объеме, чем ледяное покрытие», — объяснил один из авторов статьи Винсент Эк из Даремского университета.
Попадание ледяных и каменных фрагментов в другие объекты могло вызвать цепь столкновений и разрушений. Согласно мнению авторов научной работы, из этой разлетевшейся материи могли сформироваться молодые спутники Сатурна, в частности, Рея.
В прошлом году 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.
В работе были задействованы исследователи из Университета Глазго (Великобритания), Университета Осло (Норвегия) и Исследовательского центра Эймса ( NASA, США), Института SETI (Были получены при сотрудничестве специалистов из США и Даремского университета Великобритании опубликованы в Astrophysical Journal.