Кольца и луны Сатурна оказались моложе динозавров

Сходные цифры получены и для колец, окружающих гигантскую планету. Соответствующая работа опубликована в .

Авторы исследования провели серию расчётов гравитационного взаимодействия лун Сатурна друг с другом и с самой планетой. Для этого они сравнили углы наклона осей вращения её наиболее крупных спутников. Выяснилось, что в прошлом луны Диона и Рея находились в орбитальном резонансе друг с другом. Такой резонанс возник, когда период вращения вокруг Сатурна для одной луны стал соотноситься с периодом вращения другой луны как небольшие натуральные числа. Для Дионы и Реи это соотношение составляло 5:3. Из-за резонанса орбит два тела периодически сближались, гравитационно влияя друг на друга намного сильнее обычного.

Сравнивая наблюдаемые углы наклона осей вращения Реи и Дионы с теми, что предсказывало моделирование, авторы работы обнаружили, что, кроме резонанса 5:3, они не испытывали других орбитальных резонансов. Это означает, что Рея и Диона могли сформироваться лишь рядом с их нынешним местоположением, иначе они непременно успели бы попасть в орбитальный резонанс с другими спутниками Сатурна.

В то же время долго находиться на своих текущих орбитах эти луны не могли. Судя по скорости эволюции орбиты Энцелада, орбиты внутренних спутников шестой планеты должны изменяться весьма быстро. Исходя из столь высокой скорости и их нынешнего местоположения, Рея и Диона не могли образоваться ранее 100 миллионов лет назад.

Согласно моделированию, единственным вероятным сценарием их появления в столь недавнее время могла быть только вторичная аккреция. Аккрецией называют процесс приращения массы небесного тела за счёт падения на него материи из окружающего пространства. Сходный процесс привёл к образованию всех крупных спутников Сатурна (расположенных к нему перед Титаном).

Обычно аккреция происходит в «молодых» системах небесных тел, насыщенных небольшими частицами или обломками. Чтобы нечто подобное произошло всего 100 миллионов лет назад, сперва вокруг Сатурна должен был возникнуть обломочный диск. Астрономы полагают, что он образовался в результате столкновения двух крупных древних спутников Сатурна, в результате полностью разрушившихся.

Данные моделирования показали, что столь крупное столкновение между парой спутников произошло из-за гравитационного влияния Солнца. Оно постепенно меняло орбиту одной из лун, пока та не вышла на траекторию опасного сближения с другим спутником. В результате катастрофического соударения и разрушения обоих тел могли образоваться и крупные кольца, окружающие Сатурн, отмечают исследователи.

Ранее, в 2012 году, группа французских астрономов попыталась проверить, насколько долго могут существовать кольца, подобные сатурнианским. При этом у них получилось, что через считаные миллионы лет составляющие их обломки должны упасть на Сатурн или одну из его лун. Такой результат заставил предположить, что кольца образовались сравнительно недавно, хотя до новой работы точный возраст их формирования был неясен.

Молодость внутренних лун Сатурна имеет существенное значение для наших представлений об эволюции Солнечной системы. Всего внутри орбиты Титана лежит пять крупных спутников, из которых на одном (Энцеладе) достоверно открыт огромный подлёдный океан, по глубине близкий к земной Марианской впадине. Из трещин в его ледяной оболочке периодически бьют гейзеры, струи солёной воды с примесью органических соединений.

Ранее считалось, что такая картина была на Энцеладе все последние миллиарды лет. Это вызывало вопрос о том, откуда бралась тепловая энергия на поддержание столь крупного океана в жидком виде. Однако в свете новой работы получается, что этот крупный океан — довольно недавнее явление. Таким образом, события, происходящие на Энцеладе, могут показывать, как выглядела молодая Солнечная система сразу после своего формирования.