|
Титан мог образоваться в результате слияния двух лун
|
|
|
|
Недавние исследования показывают, что яркие кольца Сатурна и его крупнейший спутник Титан, возможно, возникли в результате столкновений между его спутниками. В то время как 13-летняя миссия "Кассини" расширила наши представления о Сатурне, открытие его молодых колец и быстро меняющейся орбиты Титана подняли новые вопросы.
|
|
|
|
Теперь в исследовании, проведенном ученым из Института SETI Матией Чук, предлагается объяснение, связывающее образование лун и колец, основанное на возможности того, что Титан является продуктом слияния лун. Исследование было принято к публикации в журнале Planetary Science, а препринт доступен на сервере препринтов arXiv.
|
|
|
|
Ближе к концу своей миссии "Кассини" измерил внутреннее распределение массы Сатурна, которое определяет медленное колебание оси вращения планеты (прецессию). В течение десятилетий ученые полагали, что период прецессии Сатурна совпадает с периодом прецессии Нептуна, что позволяет гравитационным взаимодействиям двух планет постепенно наклонять Сатурн и позволять нам четко видеть его кольца.
|
|
|
|
Окончательная траектория движения "Кассини" показала, что масса Сатурна немного больше сосредоточена в его центре, чем ожидалось, что привело к изменению скорости его прецессии, так что она больше не совпадает с массой Нептуна. Чтобы объяснить это, исследователи из Массачусетского технологического института и Калифорнийского университета в Беркли предположили, что у Сатурна когда-то был дополнительный спутник, который был выброшен после близкого столкновения с Титаном и распался, образовав кольца.
|
|
|
|
|
|
|
Результаты моделирования указывают на исчезновение спутника
|
|
|
|
В исследовании, проведенном Институтом SETI, использовалось компьютерное моделирование, чтобы определить, может ли дополнительный спутник приблизиться к Сатурну настолько, чтобы образовались кольца. Наиболее вероятным результатом было столкновение дополнительного спутника с Титаном. Маленький, бесформенный, постоянно вращающийся спутник Сатурна Гиперион находится на одной орбите с орбитой Титана.
|
|
|
|
"Гиперион, самый маленький из основных спутников Сатурна, дал нам самый важный ключ к пониманию истории системы", - сказал Чук. "В ходе моделирования, когда дополнительный спутник становился нестабильным, Гиперион часто терялся и сохранялся лишь в редких случаях. Мы выяснили, что соединение Титана и Гипериона относительно молодо, ему всего несколько сотен миллионов лет. Это относится примерно к тому же периоду, когда исчезла дополнительная луна. Возможно, Гиперион не пережил этого потрясения, а стал его результатом. Если бы дополнительная луна слилась с Титаном, она, вероятно, образовала бы фрагменты вблизи орбиты Титана. Именно там мог образоваться Гиперион".
|
|
Бурное прошлое Титана и Гипериона
|
|
|
|
Эта новая модель предполагает, что Титан образовался в результате слияния двух более ранних спутников: "Прототитана", почти такого же большого, как сам Титан, и меньшего "прото-Гипериона". Это слияние может объяснить наличие на Титане нескольких ударных кратеров, которые в процессе были стерты. Эксцентричная орбита Титана, которая в настоящее время быстро становится круглее, указывает на недавнее возмущение со стороны Протогипериона.
|
|
|
|
До слияния Протогиперион, возможно, напоминал юпитерианскую Каллисто, покрытую кратерами и лишенную атмосферы. Команда, возглавляемая Институтом SETI, также обнаружила, что перед своим исчезновением Протогиперион изменил направление орбиты далекого спутника Сатурна Япета, разгадав еще одну давнюю тайну.
|
|
Как столкновения могли привести к образованию колец
|
|
|
|
Если Титан образовался в результате слияния двух лун, то откуда взялись кольца Сатурна? Более десяти лет назад сотрудники Института SETI предположили, что кольца образовались в результате столкновений спутников среднего размера, расположенных ближе к Сатурну. Позднее эта идея была подтверждена результатами моделирования, проведенного Эдинбургским университетом и Исследовательским центром Эймса НАСА. Они показали, что большая часть обломков будет собираться в спутники. Часть обломков будет рассеиваться внутрь, образуя кольца.
|
|
|
|
В течение многих лет считалось, что это столкновение внутри Луны было вызвано солнцем, но новые исследования показали, что это еще один результат слияния Титана. Эксцентричная орбита Титана может дестабилизировать внутренние спутники, когда их периоды вращения составляют лишь малую долю от периодов вращения Титана — ситуация, известная как орбитальный резонанс, когда орбиты выравниваются, а гравитационное влияние возрастает. Хотя это и маловероятно, но расширение орбиты Титана иногда приводит к таким соотношениям. Результат для пораженных небольших спутников может быть катастрофическим: их орбиты удлиняются, что приводит к столкновениям с соседними.
|
|
|
|
Хотя время этого второго катаклизма неясно, оно, должно быть, произошло после слияния Титана, что согласуется с предполагаемым возрастом колец, составляющим около 100 миллионов лет.
|
|
|
|
Миссия НАСА "Стрекоза", которая прибудет на Титан в 2034 году, может подтвердить эту гипотезу. Октокоптер с ядерным двигателем проанализирует геологию и химический состав поверхности. Dragonfly может обнаружить свидетельства того, что Титан возник в результате мощного столкновения с Луной полмиллиарда лет назад, что позволяет предположить, что спутник Сатурна сформировался в результате насилия.
|
|
|
|
Источник
|
