Спутники Сатурна могут быть моложе динозавров

"Спутники всегда меняют свои орбиты. Это неизбежно," говорит Матижа Кук (Matija Cuk), главный исследователь из Института SETI. "Но это обстоятельство не мешает использовать компьютерное моделирование, чтобы выяснить историю внутренних спутников Сатурна. Таким образом, мы видим, что они, скорее всего, родились в течение последних двух процентов истории планеты".

В то время как кольца Сатурна известны с 1600-х годов, ученые до сих пор дискутируют об их возрасте. Прямое предположение, что они являются первобытными – старыми, как сама планета (возрастом более четырех миллиардов лет), однако, в 2012 году французские астрономы обнаружили, что приливо-отливные явления (гравитационное взаимодействие внутренних спутников с жидкостями глубоко в недрах Сатурна) заставляют их достаточно быстро двигаться по спирали, расширяя орбитальные радиусы. Поэтому, учитывая их нынешние позиции, эти спутники, и, предположительно, кольца, считаются относительно молодыми.

Кук вместе с Люком Донс (Luke Dones) и Дэвидом Несворны (David Nesvorny) из Юго-западного исследовательского института использовал компьютерное моделирование, чтобы определить прошлое динамическое поведение ледяных внутренних спутников Сатурна. В то время как наша Луна имеет свою орбиту вокруг Земли, многим спутникам Сатурна приходится делить пространство друг с другом. Все их орбиты расширяются медленно из-за приливо-отливных явлений, но с разной скоростью. Это приводит к сближению спутников время от времени, вступающих в так называемые орбитальные резонансы. Они возникают, когда орбитальные периоды двух спутников можно записать в виде простой дроби. Из-за этого даже небольшие спутники со слабой гравитацией могут сильно влиять на орбиты друг друга, удлиняя и наклоняя их.

Сравнивая нынешние орбитальные наклоны и предсказанные с помощью компьютерного моделирования, исследователи смогли узнать, на сколько выросли орбиты спутников Сатурна. Оказывается, что орбиты таких спутников как Тефия, Диона и Рея изменились несколько меньше, чем считалось ранее. Относительно небольшие орбитальные наклоны указывают, что они практически не пересекали орбитальные резонансы, а это означает, что они должны были сформироваться в течение последнего времени.

Но как давно они родились? Кук и его команда использовал результаты миссии НАСА «Cassini», чтобы помочь ответить на этот вопрос. Космический аппарат Cassini наблюдал за ледяными гейзерами спутника Сатурна Энцелад. Предполагая, что энергия, питающая эти гейзеры, поступает непосредственно из приливных взаимодействий и что уровень геотермальной активности Энцелада более или менее постоянный, то приливы внутри Сатурна весьма сильны. Согласно анализу команды, они немного сдвигали спутник лишь около 100 миллионов лет. Это может датировать образование крупных спутников Сатурна, за исключением более далеких Титана и Япета.

"Таким образом, возникает вопрос, что вызвало недавнее рождение внутренних спутников?" спрашивает Кук. "Наше наилучшее предположение состоит в том, что Сатурн имел подобную коллекцию спутников и раньше, но их орбиты часто оказывались в орбитальном резонансе особенного рода с привлечением движения Сатурна вокруг Солнца. В конце концов, орбиты соседних спутников пересеклись и эти объекты столкнулись. Из этих обломков образовалось множество спутников и колец".

Если этот результат верен, яркие кольца Сатурна могут быть моложе динозавров, и нам повезло наблюдать за ними сегодня.