Результати моделювання на суперкомп’ютері допомогли астрономам розкрити таємницю походження кілець Сатурна. Вони утворилися внаслідок потужного зіткнення, що сталося за часів, коли Землею ще блукали динозаври.
Загадка кілець Сатурна
Усі планети-гіганти Сонячної системи мають кільця. Однак кільця Сатурна набагато перевершують за розмірами, масою та яскравістю кільцеві системи Юпітера, Урана та Нептуна. Крім того, вони відрізняються і за своїм складом. Тоді як кільця інших планет здебільшого складаються з пилу й кам’яних частинок, кільця Сатурна майже повністю складаються з водяного льоду, що зумовлює їхню яскравість.
Тривалий час більшість астрономів вважали, що кільця Сатурна утворилися одночасно з самою планетою. Усе змінили дані місії Cassini. Їй вдалося вперше точно визначити масу кілець Сатурна, а також виявити, що їхня речовина поступово випадає на планету. Озброївшись цими знаннями, астрономи зуміли підрахувати приблизний вік кілець Сатурна. Виявилося, що він не перевищує 400 млн років. Отже, кільця Сатурна цілком можуть бути однолітками динозаврів. Що стосується часу життя, який їм залишився, то він оцінюється в кілька сотень мільйонів років.
Результати моделювання на суперкомп’ютері
Але як саме з’явилися кільця Сатурна? Найімовірнішою версією вважається зіткнення двох крижаних супутників Сатурна, проте донедавна астрономи не мали достатніх відомостей про механізм такої події. Щоб закрити прогалини в цьому питанні, вчені з Дослідницького центру NASA ім. Еймса скористалися допомогою суперкомп’ютера DiRAC, що перебуває в розпорядженні Даремського університету. Вони розрахували майже 200 різних варіантів зіткнення між місяцями Сатурна. Моделювання проводилося з роздільною здатністю, що більш ніж у 100 разів перевищує роздільну здатність попередніх подібних досліджень.
Результати досліджень на суперкомп’ютері показали, що за найрізноманітніших сценаріїв зіткнення, частина викинутого матеріалу переходить на далекі орбіти, де з нього надалі можуть утворитися нові місяці, а частина потрапляє в район межі Роша. Там сила гравітація Сатурна вже не дасть йому злитися докупи й він зможе існувати лише у вигляді кілець.
За словами вчених, сценарій зіткнення природним чином призводить до утворення багатих льодом кілець. Коли крижані місяці-попередники зіткнулися один з одним, їхні кам’яні ядра повинні були розсіятися менш широко, ніж лід, що покривав їх. Дослідники також зазначають, що крижані та скельні уламки надалі мали почати стикатися з іншими супутниками, що могло призвести до справжнього каскадного ефекту у вигляді руйнування інших місяців і подальшого формування з їхнього матеріалу сучасних супутників.
Причини гігантського зіткнення
Але що призвело до початкового зіткнення? Це могло статися через незначне збурення орбіт супутників, спричинене впливом гравітації Сонця. За мільйони років ці відхилення «накопичилися», що спричинило орбітальний резонанс і призвело до дестабілізації лун планети.
Інше питання полягає в тому, які з крижаних супутників Сатурна є давніми, а які утворилися вже після зіткнення. Одним із підозрюваних є Рея. З одного боку, вона має досить кратеровану поверхню, що вказує на її великий вік. З іншого боку, її орбіта близька до регіону, де вона повинна була потрапити під резонанс. Однак орбіта Реї дуже кругла та пласка. Це дає змогу припустити, що вона не зазнавала дестабілізаційного впливу резонансу, а отже, сформувалася зовсім недавно.
За матеріалами https://www.nasa.gov
Тільки найцікавіші новини та факти в нашому Telegram-каналі!
Приєднуйтесь: https://t.me/ustmagazine
