Откуда колечки?: Гибель в ледяных осколках
Впервые обнаруженные еще в XVII в., кольца Сатурна завораживают, притягивают и озадачивают уже многие поколения специалистов и просто любознательных людей. По вопросу их происхождения было выдвинуто несколько гипотез — например, о том, что кольца представляют собой обломки довольно крупного спутника, погибшего в результате неясной пока катастрофы. Подробнее об этом удивительном феномене мы писали в статье «Неразгаданные кольца».
Но ни одна из гипотез не может толком объяснить, почему все обломки, независимо от их размеров, состоят изо льда на 90−99%, что и заставляет кольца Сатурна так ярко сверкать. Если это и вправду некогда был спутник, содержание воды вряд ли может превышать в нем 50% — как и у других спутников планет Солнечной системы. Зато этот факт объясняет новая гипотеза, выдвинутая планетологом Робин Кэнап (Robin Canup) — а заодно и некоторые другие «странности» имеющихся у Сатурна сегодня лун.
Ученая предположила следующую картину. В тот период более 4,5 млрд. лет назад, когда Сатурн еще только формировался вместе с другими телами Солнечной системы, его окружал закручивающийся газопылевой диск, в котором имелось несколько крупных спутников размерами с Титан, самую крупную из его 62-х лун, сохранившихся на сегодняшний день. Тогда взаимодействия их друг с другом и с газопылевым диском — как показало проведенное Робин Кэнап компьютерное моделирование — должно было привести к тому, что орбиты их быстро снижались, они спиралью приближались к массивной планете и падали на нее.
Тут-то и начинается самое интересное. Огромная гравитация Сатурна создавала мощные приливные силы, которые буквально мяли и растягивали спутники, в результате чего они теряли более легкие частицы льда. Этот лед притягивался, как пылесосами, еще оставшимися целыми спутниками — но и они в свою очередь гибли, предварительно снова отдав весь собранный лед и прибавив к нему свой собственный. Современные кольца планеты — останки самого последнего из погибших спутников, который к концу своего существования превратился в огромный ледяной шар, «наросший» вокруг небольшого каменистого ядра. Твердая порода давно упала на Сатурн, а оторванный от нее лед до сих пор вращается на орбите, сверкает и удивляет нас с вами.
По расчетам группы Робин Кэнап, первоначально ледяные обломки имели от 1 до 50 км в поперечнике, и они сформировали систему колец в тысячу раз более массивную, чем сегодняшняя. Однако за прошедшие с тех пор четыре с лишним миллиарда лет, бесконечно сталкиваясь друг с другом и крошась, обломки неизбежно измельчали, и так что сегодня они имеют в размерах от нескольких микрометров до — максимум — десятка метров. А те жалкие следы твердых минералов, которые встречаются сегодня в этой ледяной пустыне массой 30 квадриллионов тонн, являются обломками астероидов, притянутых тяжелым Сатурном и сталкивавшихся с его кольцами.
Интересно, что эта картина объясняет и еще один странный факт, связанный с системой Сатурна — наличие спутников, вращающихся прямо у внешней кромки колец, в непосредственной близости от них. Получается, что со временем кольца немного расширяются, и некоторые частицы попадают в ту область, когда их взаимное притяжение становится значимым на фоне ослабевающей с расстоянием гравитации планеты Это позволяет им потихоньку собираться вместе, формируя новые спутники. Этот процесс продолжается и сегодня — к примеру, спутник Тефия, находящийся как раз в этой области, сам состоит почти из чистейшего льда.
По публикации ScienceNOW