Ученые выяснили, как Сатурн стал «властелином колец»

Японские и французские планетологи пришли к выводу, что знаменитые кольца Сатурна представляют собой раздробленные осколки «зародыша» планеты, который планета-гигант «съела» во время путешествия к центру Солнечной системы в первые мгновения ее существования.

Об этом говорится в статье, опубликованной в журнале Icarus, передает РИА Новости.

Сатурнианские кольца были открыты Галилео Галилеем в 1610 году, который посчитал их тремя крупными спутниками. В середине 17 века Христиан Гюйгенс выяснил, что «спутники» Галилея на самом деле являются кольцами, состоящими из мельчайших частичек пыли и льда. О природе этих колец ученые спорят до сих пор — часть планетологов полагает, что они возникли из осколков древней протопланеты, тогда как другие считают их продуктом недавних катаклизмов.

Споров добавляет и то, что недавно зонд «Кассини» обнаружил, что Сатурн постепенно «высасывает» воду из своих колец, что заставило планетологов искать возможный источник их пополнения. Им, вероятно, является Энцелад – другие наблюдения «Кассини» показали, что гейзеры луны Сатурна постоянно пополняют запасы льда в кольце Е, одном из крупнейших внешних колец газового гиганта.

Хиденори Генда (Hidenori Genda) из Технологического института Токио (Япония) и его коллеги пришли к выводу, что справедливым был первый сценарий, построив модель формирования колец Сатурна при помощи суперкомпьютера.

Как отмечают ученые, отличительной чертой колец Сатурна является то, что они состоят почти полностью из воды – на лед приходится 95% их массы. По этой причине кольца Сатурна окрашены в белесый цвет, а кольца Урана и Нептуна, содержащие гораздо больше пыли и пород, окрашены в темные тона.

Этот факт заставляет многих планетологов сомневаться в том, что кольца представляют собой раздробленные луны Сатурна или планеты, так как в таком случае «темного» материала было бы гораздо больше.

Генда и его коллеги предположили, что в роли такой «космической жертвы» могла выступать не «нормальная» планета, а ее зародыш, аналогичный по своим размерам и свойствам Плутону, почти полностью состоящий из замороженной воды, азота и других летучих веществ.

Во времена эпохи так называемой «поздней тяжелой бомбардировки» на окраинах Солнечной системы существовали сотни подобных «зародышей» планет. Почти все они были, как сегодня считают планетологи, «катапультированы» в межзвездное пространство или поглощены Юпитером и Сатурном во время их миграции в сторону Солнца 4 миллиарда лет назад.

Авторы статьи предположили, что одно или несколько таких тел могло сблизиться с Сатурном таким образом, что оно временно стало его спутником на крайне нестабильной орбите, где оно было в конечном итоге разорвано на части приливными силами планеты-гиганта.

Они проверили эту идею при помощи компьютерной модели, просчитывавшей вероятность и последствия подобного «рандеву» между Сатурном и гипотетическим аналогом Плутона. Их расчеты показали, что шансы на подобное развитие событий действительно высоки, и раскрыли историю рождения колец Сатурна.

Как оказалось, кольца при размалывании таких протопланет возникают далеко не сразу. При встрече с Сатурном и попадании в его гравитационные «клещи» подобный «зародыш» распадается на несколько крупных кусков, которые начинают вращаться вокруг планеты-гиганта по очень вытянутым орбитам. Через несколько витков они тоже распадаются на части, и вокруг Сатурна начинают летать своеобразные «рои» из мелких и крупных астероидов. Их «сообщество будет похоже на своеобразный «бублик», вращающийся вокруг планеты-гиганта.

Орбиты этих потоков крупных «космических булыжников» будут крайне нестабильными, в результате чего они будут часто менять свой наклон по отношению к экватору Сатурна, зачастую пересекаясь с «трассами» других «роев» астероидов. Это приведет к массовым столкновениям между астероидами, их дальнейшему разрушению и образованию облаков из частиц льда и пыли, которые постепенно опустятся на экваториальную орбиту и образуют кольца.

Большая часть пыли и осколков горных пород, обладающих более высокой плотностью, чем лед, будет выброшена из системы или поглощена Сатурном или Титаном, что объясняет то, почему современные кольца «властелина колец» состоят в основном из водяного льда, и почему некоторые спутники Сатурна содержат в себе аномально много силикатных горных пород, которые, видимо, попали на них после разрушения «прародительницы» колец.