Учени разгадаха една от най-големите мистерии на Сатурн

Астрономи разкриха ключови детайли за най-големия спътник на Сатурн – Титан. Отговорът може също да хвърли светлина върху произхода на красивите пръстени на планетата. Титан е обвит в гъста мъгла и е с размери на половината на Земята. Толкова е масивен, че гравитационното му привличане кара Сатурн да се клати и накланя. Титан се отдалечава от Сатурн със скорост от 11 сантиметра годишно, което е много по-бързо, отколкото астрономите са предполагали преди. В крайна сметка Титан може да бъде изхвърлена изцяло от орбитата си. Но орбитата на Титан е само една от многото загадки , които астрономите се опитват да разрешат относно Сатурн и някои от неговите 274 луни. Много от въпросите са възникнали от данни, събрани от „Касини” - космически кораб, който е изследвал системата на Сатурн от 2004 до 2017 г.

Ново изследване комбинира предишни теории за образуването на Титан, данни от "Касини" и компютърни симулации, за да предложи нова история за произхода на най-големия спътник на Сатурн. Изследването беше публикувано този месец в The Planetary Science Journal.

Изследователите откриха ясни признаци на древен сблъсък в наклона на Сатурн, което е очевидно от пръстените му - газовият гигант се върти под ъгъл от 26,7 градуса в сравнение с равнината, в която обикаля около Слънцето. Преди мисията на "Касини", астрономите смятали, че гравитационните смущения, идващи от орбитата на съседния Нептун, са причинили наклона на Сатурн с течение на времето. „Орбитата на Нептун е леко колеблива в Космоса. Орбитите на планетите са огромни и имат огромна енергия. Но въртенето на планетите е много, много по-малко, така че ако свържете тези две движения – орбитата на Нептун и въртенето на Сатурн – въртенето на Сатурн ще се промени", казва Чук.

„Новото проучване показва, че вариант на този процес, включващ все още съществуващия спътник Хиперион, е по-вероятен.“

Данните на "Касини" обаче показват, че двете планети не са точно синхронизирани, което сочи към липсващ елемент. През 2022 г. астрономите предположиха, че изгубена луна, която те нарекоха Chrysalis, е вероятно обяснение за сегашния наклон на Сатурн. Някога тя е обикаляла около планетата в продължение на милиарди години, допринасяйки за резонанса на Сатурн с Нептун. Но преди около 160 милиона години луната се е приближила твърде близо до Сатурн и е била разкъсана при събитие, което е създало пръстените на планетата и е изместило наклона ѝ. Чук и колегите му усъвършенстват тази идея. Те предполагат, че събитието не е било просто сблъсък на луна със Сатурн и след това разпадане, а сблъсък между предшественици на Титан и Хиперион. „Наричам го прото-Хиперион, но е 1000 пъти по-голям - като по-малка версия на Титан“, каза Чук.

Тази изгубена луна се сблъсква с Титан и губи голяма част от масата си - събитие, което би обяснило отклоняващата се орбита на Титан и въртенето на Сатурн. „В момента Сатурн малко се клати и то прекалено бързо“, казва Чук. „Но ако се върнете няколкостотин милиона години назад, когато това да се случва, клатенето е било малко под необходимото, за да постигне резонанс с Нептун. А ако добавите още една луна, всичко става точно. И това обяснява всичко", предаде Нова телевизия.

С други думи, гравитацията и масата на изгубената луна са поддържали Сатурн и Нептун в синхрон и само нейното изчезване обяснява защо сега те са леко разместени. Ако сблъсъкът е създал и Хиперион в сегашния му вид - по-малко, въртящо се и неправилно оформено скалисто тяло, това би обяснило защо орбитата му е заключена с тази на Титан. Все още обаче не е ясно, казва Чук, дали Хиперион е фрагмент от предшественика на Титан или от изгубената луна, която се е сляла с него. Според изследването пръстените на Сатурн може да са се образували стотици милиони години след това събитие. Разширяващата се орбита на Титан е взаимодействала с някои от вътрешните луни на Сатурн, до такава степен, че те да се сблъскат помежду си. Част от образувалите се отломки са оцелели като пръстените.

Статия, публикувана през февруари, която предполага, че повърхността на Титан е на възраст едва около 300 милиона години въз основа на липсата на ударни кратери, придава допълнителна достоверност на сценария със сблъсъка, според Чук. Най-добрият начин теорията да бъде проверена обаче е чрез мисията Dragonfly на НАСА - ядрено задвижван летателен апарат с размерите на автомобил, който ще прелита над повърхността на Титан и ще каца на различни места, за да събира и анализира проби с бордовите си инструменти. В момента изстрелването му е планирано за 2028 г., а пристигането при Титан — в края на 2034 г. Еволюцията на луните в системата на Сатурн и произходът на пръстените са интересни загадки, които са заинтригували учените, казва Линда Спилкър, старши изследовател и планетарен учен в Лабораторията за реактивно движение на НАСА, която не е участвала в проучването „Пръстените може да са само на няколкостотин милиона години или да са се образували едновременно със Сатурн“, добавя тя. „Това проучване предоставя убедителни доказателства, че пръстените на Хиперион и Сатурн са се образували доста след образуването на Сатурн.“ Подобно на сложен музикален часовник, Сатурн и неговите спътници се въртят и обикалят в орбита с разнообразни удари и резонанси, казва Уилям Б. Хъбард, почетен професор по планетарни науки в Университета на Аризона, който също не е участвал в изследването. Сатурн се клати като въртящ се пумпал с честота, която е подозрително близка до основната честота на Слънчевата система, но не е съвсем в хармония, което предполага, че може да е възникнало някакво сравнително скорошно смущение, обяснява още той. „Проучване от 2022 г. предполага, че е имало изчезнал спътник, наречен Chrysalis, отговорен за образуването на пръстените, но вероятността за подобно събитие е много ниска“, посочва той.

Сценарият, предложен от Чук и неговите колеги, предоставя сложна, но много правдоподобна последователност от събития, която обяснява системата на Сатурн, както я виждат учените днес, смята Карл Мъри, почетен професор по математика и астрономия в университета „Кралица Мери“ в Лондон. Мъри не участва в работата, но е член на екипа на "Касини". Астрономите отдавна подозират, че системата на Сатурн се е развила от формирането си, но детайлите на степента на промяна винаги са били неясни, отбелязва той. Едно от многото наследства от 13-те години подробни измервания на "Касини", съчетани с исторически данни, е откритието, че орбитата на Титан се разширява много по-бързо от очакваното, продължава Мъри.