Рождение колец и наклон оси Сатурна: как слияние Титана с древними лунами изменило систему

Раньше в науке считалось само собой разумеющимся, что Сатурн вместе со своими кольцами и лунами выглядит так уже миллиарды лет. Но когда миссия Cassini прислала свежие данные, а математики прогнали их через современные модели небесной механики, старая теория начала разваливаться. Команда ученых под руководством Матии Чука пришла к выводу, что тот Сатурн, который мы видим сегодня, — это результат гигантских космических аварий, случившихся совсем недавно по меркам Вселенной.

Загадка чистоты колец Сатурна

Самый простой довод в пользу того, что кольца молодые, — это их чистота. Они почти целиком состоят из водяного льда и при этом очень ярко светятся. Если бы кольца возникли еще на заре Солнечной системы, за миллиарды лет их бы засыпало микрометеоритной пылью, и лед стал бы темным и грязным. К тому же масса колец слишком мала для «старого» объекта. Все указывает на то, что этот лед появился здесь относительно недавно.

Роль Титана в дестабилизации системы

Главным виновником всех перемен оказался Титан. Раньше думали, что крупные спутники отдаляются от своих планет крайне медленно, почти незаметно. Но замеры показали, что Титан убегает от Сатурна в десятки раз быстрее, чем предсказывали формулы. Это происходит из-за резонансного захвата приливов: колебания внутри самого Сатурна совпали с ритмом движения спутника, и планета начала буквально выталкивать Титан на более высокую орбиту.

Первая фаза: гибель Прото-Гипериона

Где-то 400–500 миллионов лет назад Титан, отдаляясь от планеты, задел своей гравитацией другую ледяную луну — ученые называют ее Прото-Гиперионом. Из-за этого орбита Прото-Гипериона вытянулась, он начал метаться и в итоге врезался в Титан.

Исследователи описывают это так: «Титан просто поглотил основную массу Прото-Гипериона, а из того пористого мусора, что остался после удара, позже собрался нынешний маленький Гиперион».

Вторая фаза: образование колец и новых лун

Примерно 100–200 миллионов лет назад Титан, продолжая свой путь, спровоцировал новый хаос. На этот раз он вошел в резонанс с предками нынешних Дионы и Реи. Гравитационные толчки привели к тому, что внутренние ледяные тела столкнулись и разлетелись вдребезги.

• Те обломки, что оказались совсем близко к Сатурну, попали в зону предела Роша. Там гравитация планеты не дала им снова склеиться, и они растянулись в те самые плоские кольца.
• А те куски, что отлетели подальше, со временем сбились в новые спутники — так появились Мимас, Энцелад и Тефия.

Происхождение орбиты Япета

Эта модель заодно объясняет, почему у далекого Япета такая странная наклонная орбита. Пока Прото-Гиперион хаотично носился по системе перед своей гибелью, его гравитация «раскачала» Япет и вытолкнула его с привычной траектории. Получается, что вся нынешняя структура системы Сатурна — это не древний памятник, а результат большой перестройки, которая завершилась буквально вчера по космическим часам.