Кольца Сатурна появились после столкновения двух лун 100 миллионов лет назад

Сатурн выделяется среди планет Солнечной системы характерными кольцами и впечатляющим количеством спутников – 274. И новое исследование возрождает теории о древнем столкновении, которое сформировало окружение планеты в том виде, в каком мы знаем его сегодня, особенно ее крупнейший спутник – Титан.

Работа из журнала Planetary Science Journal, затрагивает загадку необычно молодого возраста колец Сатурна и странности орбиты Титана. Исследователи из SETI Institute рассматривают возможность того, что Титан родился в результате столкновения двух лун, которое впоследствии привело к формированию более молодых колец Сатурна.

Первое близкое знакомство человечества с Сатурном состоялось благодаря космическому аппарату Pioneer 11 в 1979 году. Через пару лет мимо планеты пролетели Voyager 1 и 2. Однако именно миссия Cassini, длившаяся 13 лет, собрала ценнейшие данные о Сатурне, его кольцах и спутниках.

Некоторые данные Cassini поставили под сомнение устоявшиеся представления астрономов. Несколько спутников Сатурна имели странные несимметричные орбиты, не соответствующие расчетам. Кольца планеты оказались значительно моложе ожидаемого возраста. Кроме того, внутренняя масса планеты была более сконцентрирована в центре, чем предполагали учёные, что указывало на пробелы в понимании орбитального поведения Сатурна.

В 2022 году группа астрономов предположила, что эти несоответствия можно объяснить, если Сатурн потерял спутник около 100 миллионов лет назад – именно тогда, когда предположительно сформировались более молодые кольца. Новое исследование проверило эту гипотезу с помощью компьютерного моделирования, определяя, мог ли дополнительный спутник приблизиться к Сатурну достаточно близко для образования колец.

Эффект такого столкновения должен соответствовать распределению и характеристикам современных спутников Сатурна. Важнейшую подсказку исследователям дал Гиперион – самый маленький из крупных спутников планеты.

Добавление нестабильного дополнительного спутника в симуляциях постоянно приводило к исчезновению Гипериона, что указывало на проблему. Орбита Гипериона синхронизирована с орбитой Титана, но эта синхронизация возникла, вероятно, всего несколько сотен лет назад.

Команда пришла к одному возможному сценарию – что если раньше существовали две луны, а не одна? Если так называемый "Прото-Титан" слился с меньшим "Прото-Гиперионом", это объяснило бы общее отсутствие ударных кратеров на спутнике. Если меньший объект изменил орбиту Титана до слияния, это также объясняет эксцентричную орбиту Титана.

Фрагменты вблизи слияния Титана могли затем объединиться и сформировать Гиперион – несимметричную неровную луну, чей внешний вид соответствует такой необычной истории происхождения.

Что касается колец Сатурна, исследователи обнаружили, что эксцентричная орбита Титана дестабилизирует внутренние спутники планеты чаще, чем ожидалось. Это заставляло меньшие луны двигаться по экстремальным траекториям, заканчивавшимся массивными столкновениями и формированием колец.

Команда рассчитывает на миссию NASA Dragonfly, которая достигнет Титана в 2034 году, чтобы глубже изучить загадку.