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.
Магазин от Universe Space Tech
Комплект журналів Місяць, Сонце та Юпітер & Сатурн
К товаруК 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
