Причины, по которым Сатурн выглядит так необычно, долгое время оставались загадкой. Новое исследование дает убедительный ответ на вопрос о формировании колец. Могли бы они появиться у Земли и как бы тогда изменилось наше небо — в материале РИА Новости.
Пропавшая луна
В последние годы астрономы далеко продвинулись в изучении Сатурна и его 83 спутников. Например, определили химический состав ярких колец (93 процента — лед с незначительными примесями, семь процентов — углерод) и их примерный возраст — около 100 миллионов лет. То есть они сформировались, когда на Земле жили динозавры. Однако откуда взялись окружности, ученые до недавних пор не знали.
Еще одна загадка: почему планета сильно наклонена (26,7 градуса) относительно плоскости, в которой вращается вокруг Солнца. Новое исследование, опубликованное в журнале Science, предлагает ответ на оба вопроса.
Ранее наклон пытались объяснить гравитационным резонансом с Нептуном. Данные аппарата «Кассини», изучавшего систему Сатурна с 2004 по 2017 год, позволили выяснить, что планета действительно когда-то зависела от Нептуна, но потом «сбежала» из-под его влияния.
Команда астрономов во главе с Джеком Уисдомом из Массачусетского технологического института решила разобраться, почему так произошло. Они попытались представить наклон Сатурна в виде уравнения. Для того чтобы оно соответствовало гравитационной «синхронизации» с Нептуном, не хватало еще одной переменной — небесного тела размером с Япет (это третий по величине спутник Сатурна). Ученые сделали вывод, что когда-то вокруг планеты вращался еще один объект. Гипотетический планетоид назвали Хризалисом, что в переводе с английского означает «куколка».
Согласно расчетам Уисдома и его коллег, примерно 100-200 миллионов лет назад Хризалис вошел в хаотическую орбитальную зону и «испытал ряд близких контактов» с Япетом и крупнейшим спутником — Титаном. В итоге «куколку» отнесло к Сатурну, и гравитация разорвала ее на куски. Из обломков получились кольца. Лишившись спутника, Сатурн «рассинхронизировался» с Нептуном.
«Подобно куколке бабочки этот спутник долгое время бездействовал, но внезапно стал активным, в результате чего появились кольца», — сказал Уисдом.
Черный пояс по астрономии
Кольца Сатурна — самые яркие в Солнечной системе (они покрыты льдом, поэтому отражают свет даже сильнее, чем сама планета), но далеко не единственные. Пояса есть у всех четырех газовых гигантов: помимо Сатурна, это Юпитер, Уран и Нептун.
Вторая по сложности система колец — у Урана. Тринадцать концентрических образований черны, как уголь, и почти не отражают свет, так что обнаружить их можно только современными астрономическими средствами. Кольца, вероятно, состоят из водяного льда с примесью органики. В них есть пыль, но преобладают крупные куски — от 20 сантиметров до 20 метров. Считают, что они образовались в результате столкновения спутников.
Однако непонятно, за счет чего система остается стабильной. Обычно для этого нужны так называемые спутники-пастухи. Но достаточного количества таковых у Урана пока не обнаружили.
Тонкие кольца Юпитера впервые заметил космический аппарат «Вояджер-1» в 1979-м. С Земли их разглядеть сложно. С этим справляются телескопы, действующие в инфракрасном диапазоне.
Окружности совпадают с орбитами нескольких спутников Юпитера и состоят из мелких частиц пыли, выброшенных в результате попадания метеоритов в планетоиды. Это нестабильные структуры: чтобы существовать, они должны постоянно пополняться новым материалом — пылью от высокоскоростных столкновений небесных тел.
Еще одна простая система — кольца Нептуна. Их состав — частицы льда, покрытые силикатами, или материалом, основанным на углероде. Это придает окружностям красноватый оттенок. Кроме того, вокруг планеты вращается спутник Тритон, который через несколько миллиардов лет повторит судьбу Хризалиса — разрушится под воздействием гравитации. И тогда возникнет кольцо более мощное, чем у Сатурна.
«В отличие от Сатурна, кольца других планет Солнечной системы маломассивные, — говорит старший научный сотрудник Государственного астрономического института имени Штернберга Владимир Сурдин. — Если собрать в кучу все вещество каждого из колец, то у Сатурна получится «комочек» диаметром 200 километров, а у Юпитера — всего 200 метров. То есть в миллион раз меньше! Для сравнения: у Урана — четыре километра, у Нептуна — один».
Как показывают визуальные модели, над бразильским городом Макапа, расположенным на экваториальной широте, через небосвод проходила бы тонкая белая полоса. Из Москвы можно было бы наблюдать гигантскую небесную арку. А из Арктики — небольшой «горб», поднимающийся из-за горизонта.
Обсуждение