Най-голямата луна на Сатурн, Титан, може да се е образувала в резултат на сблъсък с друга луна, а същата верига от събития може по-късно да е създала ярките пръстени на планетата, според ново проучване, проведено от Института SETI.
Проучването свързва няколко дългогодишни загадки: младата възраст на пръстените на Сатурн, необичайната орбита на Титан и странното поведение на по-малките луни като Хиперион и Япет.
Използвайки компютърни симулации, изследователите твърдят, че Титан вероятно е продукт на сливането на две по-ранни луни.
Идеята се основава на данни от мисията „Cassini“ на НАСА, която прекарва 13 години в орбита около Сатурн. Към края на мисията си „Cassini“ измерва вътрешното разпределение на масата на Сатурн.
Това измерване показва, че масата на планетата е по-концентрирана към центъра й, отколкото учените очакват, което променя скоростта на бавното й въртене около оста си, известно като прецесия.
Десетилетия наред учените смятат, че прецесията на Сатурн съвпада с тази на Нептун, което позволява гравитационните взаимодействия между двете планети постепенно да накланят Сатурн и да правят пръстените му видими от Земята.
Последните данни на „Cassini“ показват, че това съответствие вече не съществува. За да обяснят несъответствието, по-ранни изследователи предполагат, че Сатурн някога е имал допълнителна луна, която по-късно е била изхвърлена след взаимодействие с Титан, като в крайна сметка се е разпаднала, за да формира пръстените.
Улики от преобръщащия се Хиперион
Новото проучване проверява дали такава допълнителна луна би могла да се сблъска с Титан. Симулациите показват, че сливането е по-вероятно от простото изхвърляне.
Хиперион, малка, неправилна по форма луна, която се върти хаотично, се оказва ключова за случая. Тя е в орбитален резонанс с Титан.
„Хиперион, най-малката от големите луни на Сатурн, ни даде най-важната следа за историята на системата“, казва Чук.
В много симулации, когато допълнителната луна става нестабилна, Хиперион изчезва. Екипът осъзнава, че орбиталното заключване между Титан и Хиперион изглежда сравнително младо, само на няколкостотин милиона години
Това време съвпада с изчезването на предложената допълнителна луна.
„Ако допълнителната луна се е сляла с Титан, вероятно би създала фрагменти близо до орбитата на Титан. Точно там би се образувал Хиперион.“
Изследователите предполагат, че Титан се е образувал от сливането на Прото-Титан, почти с размерите на Титан, и по-малкия Прото-Хиперион. Сблъсъкът би могъл да обясни относително гладката повърхност на Титан и ограничения брой кратери от сблъсъци. Голямо сблъскване би променило повърхността на луната.
Леко удължената орбита на Титан, която сега става по-кръгла, също предполага скорошно сътресение, съвместимо с такова сливане.
Проучването предполага още, че преди да изчезне, Прото-Хиперион е наклонил орбитата на Япет, друга отдалечена луна, което потенциално решава друга дългогодишна загадка.
Пръстени от резонансен хаос
Моделът предлага и обяснение за образуването на пръстените на Сатурн. Предишни проучвания предполагат, че сблъсъците между средно големи вътрешни луни биха могли да произведат отломки, като част от материала се разпространява навътре, за да образува пръстени.
Новото проучване твърди, че орбитата на Титан след сливането би могла да дестабилизира по-малките вътрешни луни чрез орбитален резонанс. Когато техните орбитални периоди се привеждат в съответствие с тези на Титан, гравитационните ефекти се засилват, разширявайки орбитите им и предизвиквайки сблъсъци.
Повечето отломки от тези сблъсъци биха се преобразували в нови луни. По-малка част би останала в орбита като ледени фрагменти, образувайки пръстените.
Времето на това второ разрушение е несигурно, но вероятно е настъпило след сливането на Титан и съвпада с оценките, че пръстените на Сатурн са на около 100 милиона години.
Мисията Dragonfly на НАСА, която трябва да пристигне на Титан през 2034 г., може да помогне за тестване на хипотезата. Вертолетът с ядрено задвижване ще изследва повърхността и химичния състав на Титан и може да открие доказателства за масивно сблъскване между луни.
Изследването е прието за публикуване в The Planetary Science Journal.
Източник: InterestingEngineering
