Согласно новой компьютерной модели, приблизительно 400-500 миллионов лет назад в окрестностях Сатурна произошла значительная гравитационная аномалия. Предполагается, что в результате столкновения одного из древних спутников с Титаном образовались обломки, из которых впоследствии сформировался Гиперион. Последующая серия возмущений, скорее всего, привела к разрушению внутренних лун и образованию современных колец.
Сатурн – одна из наиболее примечательных планет Солнечной системы. Этот газовый гигант характеризуется наличием заметных и внушительных колец, которые раскинулись на сотни тысяч километров и на 95% состоят из водяного льда. Однако возраст этих колец остается предметом дискуссий: по результатам миссии «Кассини», он составляет всего несколько сотен миллионов лет, а не миллиарды, как считалось на протяжении большей части ХХ века.
Среди многочисленных спутников шестой планеты от Солнца – от небольших, неправильной формы до крупных, обладающих регулярной структурой – выделяются Титан, Гиперион, Рея и Япет. В отличие от малой лун, удерживаемых гравитацией Сатурна, эти объекты движутся по более предсказуемым, близким к окружности орбитам и оказывают активное влияние друг на друга. Ученые считают, что их орбитальная эволюция отражает историю прошлых преобразований системы: приливная миграция Титана, возможно, инициировала серию резонансных взаимодействий и гравитационных возмущений.
Специалисты из Парижской обсерватории (Франция), Юго-западного научно-исследовательского института и Калифорнийского технологического института (США) провели расчеты траекторий с помощью компьютерного моделирования. Данный метод позволил отследить изменения системы спутников Сатурна на протяжении сотен миллионов лет, принимая во внимание гравитационное воздействие между телами и приливные явления.
Внимание авторов научной работы, представленной на сервере препринтов Корнеллского университета, привлекла пара Титан — Гиперион. Дело в том, что эти луны находятся в устойчивом орбитальном резонансе, защищающем их от сближений. Расчеты, однако, показали, что с момента формирования нашей звездной системы такой резонанс не мог существовать: быстрая приливная миграция Титана от Сатурна подсказала, что Гиперион попал в резонанс относительно недавно — примерно 400-500 миллионов лет назад.
Раскрыть причину удалось благодаря новой компьютерной модели, учитывающей существование ранее неизвестного и ныне утраченного спутника, именуемого прото-Гиперион, находившегося между Титаном и Япетом. В большинстве рассматриваемых ситуаций орбитальная неустойчивость вызывала столкновение прото-луны с Титаном. В результате этого часть вещества выбрасывалась в космическое пространство, что со временем могло привести к образованию современного Гипериона — небесного тела неправильной формы и пористой структуры.
По мнению ученых, данное событие могло спровоцировать выход Сатурна из спин-орбитального резонанса, изначально это событие изменило наклон оси и спровоцировало дестабилизацию орбит других спутников. В результате столкновения Титан начал двигаться по более эллиптической орбите, что привело к усилению колебаний других лун. В конечном итоге, это могло привести к их распаду и образованию новых спутников и колец.
Полученные данные позволяют прояснить ряд нерешенных вопросов, касающихся, в частности, происхождения Гипериона, а также аномальной динамики спутников и образования колец, посредством недавней гравитационной перестройки системы газового гиганта. Предложенная модель нуждается в доработке, однако она соответствует результатам, полученным аппаратом «Кассини», и современным представлениям о развитии приливных сил на крупных спутниках Сатурна.