Вісь Сатурна зазнає прецесії, яка за періодом майже збігається з обертанням Нептуна, але все ж не перебуває з ним у повному резонансі. Вчені дійшли висновку, що причиною цього явища стало руйнування великого супутника, внаслідок чого у планети з’явилися її знамениті кільця.
Нахил вісі та кільця Сатурна
Екватор Сатурна нахилений на 26,7о до екліптики. У тій самій площині обертаються і його знамениті кільця. При цьому вісь планети зазнає прецесії — вона поступово змінюється таким чином, що кожен із полюсів описує коло.
У 2000-х роках вчені помітили, що період прецесії вісі Сатурна дуже близький до часу обертання Нептуна навколо Сонця, і припустили, що дві планети можуть перебувати у якомусь дивному резонансі.
Апарат Cassini, який працював на орбіті планети з 2004 по 2017 рік, відкрив, що найбільший із супутників Сатурна — Титан — віддаляється від планети значно швидше, ніж очікувалося, зі швидкістю 11 сантиметрів на рік. Одразу виникло припущення, що це саме він утримує прецесію Сатурна у резонансі з Нептуном.
Як супутники дозволяють досягти резонансу
Проблема пояснення резонансу прецесії вісі Сатурна та Нептуна потребує аналізу моменту інерції першого. А для цього треба знати, як матеріал розподілений всередині планети. Крім того, необхідно враховувати рух усіх 83 відомих на сьогодні супутників.
На щастя, зонд Cassini склав достатньо докладну карту гравітаційних полів газового гіганта, яка дозволяє сказати, як маси розподілені всередині нього. У новому дослідженні на основі цих даних змоделювали момент інерції всієї системи й зрозуміли, що він близький до значень, які дозволяють існувати резонансу з Нептуном, але все ж виходить за їхні межі.
Схоже на те, що колись Сатурн справді перебував у такому резонансі, але потім щось виштовхнуло планету з нього. Вчені почали шукати, що це могло бути, й спочатку припустили, що причиною цього була якась взаємодія між відомими супутниками. Вони проаналізували всі можливі варіанти, але так і не знайшли той, який міг би достатньою мірою змінити момент інерції системи.
Супутник, що створив кільця Сатурна
Дослідники вирішили дізнатися, що буде, якщо з рівняння моменту інерції раптово «випадає» якийсь з супутників. Виявилося, що в цьому випадку вплив буде достатнім для того, аби виштовхнути планету з резонансу з Нептуном.
Вчені згадали, що кільця Сатурна значно молодші за нього самого, і у них з’явилася теорія, яка б пояснювала всю цю ситуацію. Колись у планети існував ще один супутник розміром приблизно з Япет, тобто майже 1500 км в діаметрі. Дослідники назвали його Кризаліс, тобто «лялечка».
Саме Кризаліс разом із рештою супутників підтримував резонанс із Нептуном. Але приблизно 100 — 200 млн років тому він здійснив складну взаємодію спочатку з Япетом, а потім із Титаном, яка вивела його на нестабільну орбіту, на якій він почав поступово зближатися з планетою.
Зрештою, припливні сили розірвали Кризаліс на шматки, більша частина яких впала на Сатурн, а менша утворила кільця. Сталося це приблизно 160 млн років тому, коли на Землі жили динозаври. І саме ця подія розірвала резонанс планети з Нептуном. Відтоді прецесія її осі все сильніше і сильніше відхиляється від нього.
За матеріалами Рhys.org
Тільки найцікавіші новини та факти у нашому Telegram-каналі
Долучайтеся: https://t.me/ustmagazine
