Ось Сатурна испытывает прецессию, которая по периоду почти совпадает с вращением Нептуна, но все же не находится с ним в полном резонансе. Ученые пришли к выводу, что причиной этого явления стало разрушение большого спутника, в результате которого у планеты появились ее знаменитые кольца.
Наклон оси и кольца Сатурна
Экватор Сатурна наклонен на 26,7о к эклиптике. В той же плоскости вращаются и его знаменитые кольца. При этом ось планеты испытывает прецессию — она постепенно меняется таким образом, что каждый из полюсов описывает круг.
В 2000-х годах ученые заметили, что период прецессии оси Сатурна очень близок ко времени обращения Нептуна вокруг Солнца, и предположили, что две планеты могут находиться в каком-то странном резонансе.
Аппарат Cassini, работавший на орбите планеты с 2004 по 2017 год, открыл, что крупнейший из спутников Сатурна — Титан — отдаляется от планеты значительно быстрее, чем ожидалось, со скоростью 11 сантиметров в год. Сразу возникло предположение, что именно он удерживает прецессию Сатурна в резонансе с Нептуном.
Как спутники позволяют достичь резонанса
Проблема объяснения резонанса прецессии оси Сатурна и Нептуна требует анализа момента инерции первого. А для этого нужно знать, как материал распределен внутри планеты. Кроме того, необходимо учитывать движение всех 83 известных на сегодняшний день спутников.
К счастью, зонд Cassini составил достаточно подробную карту гравитационных полей газового гиганта, которая позволяет сказать, как массы распределены внутри него. В новом исследовании на основе этих данных смоделировали момент инерции всей системы и поняли, что он близок к значениям, позволяющим существовать резонансу с Нептуном, но все же выходит за их пределы.
Похоже, что когда-то Сатурн действительно находился в таком резонансе, но потом что-то вытолкнуло планету из него. Ученые начали искать, что это могло произойти, и поначалу допустили, что причиной этого было какое-то взаимодействие между известными спутниками. Они проанализировали все возможные варианты, но так и не нашли тот, который мог бы достаточно изменить момент инерции системы.
Спутник, создавший кольца Сатурна
Исследователи решили узнать, что будет, если из уравнения момента инерции внезапно «выпадает» какой-нибудь из спутников. Оказалось, что в этом случае влияние будет достаточным для того, чтобы вытолкнуть планету из резонанса с Нептуном.
Ученые вспомнили, что кольца Сатурна значительно моложе его самого, и у них появилась теория, которая объясняла бы всю эту ситуацию. Когда-то у планеты существовал еще один спутник размером примерно с Япет, то есть примерно 1500 км в диаметре. Исследователи назвали его Кризалис, то есть «куколка».
Именно Кризалис вместе с остальными спутниками поддерживал резонанс с Нептуном. Но примерно 100 — 200 млн лет назад он совершил сложное взаимодействие сначала с Япетом, а затем с Титаном, которое вывело его на нестабильную орбиту, где он начал постепенно сближаться с планетой.
В конце концов, приливные силы разорвали Кризалис на куски, большая часть которых упала на Сатурн, а меньшая образовала кольца. Случилось это примерно 160 млн лет назад, когда на Земле жили динозавры. Именно это событие разорвало резонанс планеты с Нептуном, и с тех пор прецессия ее оси все сильнее и сильнее отклоняется от него.
По материалам Рhys.org
Только самые интересные новости и факты в нашем Telegram-канале
Присоединяйтесь: https://t.me/ustmagazine
