Кільця Сатурна: коли і як вони утворилися?

Кільця Сатурна - один з найбільш видових феноменів Сонячної системи. На жаль, їхнє походження та еволюція досі залишаються загадкою.

Фахівці дійшли певних висновків, коли проаналізували старі дані космічного апарату "Кассіні", який обертався навколо Сатурна з 2004 по 2017 рік.

Перше дослідження, опубліковане в Physical Review Letters, використовувало вимірювання гравітаційного поля Сатурна, зроблені "Кассіні", для визначення маси і віку кілець.

Дослідники зазначають, що кільця мають масу близько 15,4 мільйона мільярдів метричних тонн, що еквівалентно 40% маси супутника Сатурна Мімасу. Така маса набагато менша за попередні оцінки , - вважалось, що кільця були такими ж масивними, як один з найбільших супутників Сатурна, Титан.

Менша маса означає, що кільця відносно молоді, оскільки з часом вони втрачають геологічний матеріал через зіткнення та ерозію під дією мікрометеоритів і ультрафіолету.

Дослідники припускають, що кільця утворилися десь 10-100 мільйонів років тому. Вік самого Сатурна оцінюється приблизно в 4,5 мільярда років. В той же самий період активного планетоутворення виникла наша Земля.

В іншому дослідженні, опублікованому в журналі The Conversation, були використані спостереження Кассіні за супутниками Сатурна. Вчені змогли прослідкувати історію планетарних кілець. Вони стверджують, що кільця - це залишки великого місяця, який був зруйнований приливними силами Сатурна.

Свою гіпотезу вони ґрунтують на припущенні, що деякі супутники Сатурна, наприклад, Рея та Япет, мають давні поверхні, і вони відносяться до ранньої Сонячної системи. В той же час Енцелад і Тетис — більш молоді утворення. А, відповідно, геологічна активність припинилась недавно.

Дослідники припускають, що давній супутник був схожий на Титан, з кам'янистим ядром і крижаною мантією. Коли він рухався по орбіті ближче до гіганта, він розтягувався і нагрівався під дією гравітації, внаслідок чого його лід танув і вивергався у вигляді гейзерів.

Потім водяна пара замерзла, перетворившись на крижані частинки. Саме вони утворили кільце навколо Сатурна.

Зрештою, місяць буквально розірвало гравітаційними припливами Сатурна, залишивши після себе скелясте ядро і частину крижаної мантії у вигляді кілець, які ми бачимо сьогодні.

Фахівці підрахували, що такий сценарій міг статися близько 100 мільйонів років тому. А це узгоджується з віковим діапазоном, отриманим на основі гравітаційних вимірювань.

Планетологи також зазначили, що цей сценарій пояснює, чому деякі супутники Сатурна мають молоді поверхні: вони утворилися з уламків давнього супутника і послідовно нагріваються внаслідок приливних взаємодій із материнською планетою.

Ці два дослідження доповнюють один одного, хоча і використовують різні методи і джерела даних.

Тим не менш, поступово виникає цілісна картинка виникнення та еволюції кілець Сатурна.

Обидва дослідження сходяться на думці, що вони набагато молодші за саму планету. Можливо, своїм існуванням вони зобов’язані катастрофічній події, яка зачепила один із перших супутників Сатурна.

Також очевидна творча роль приливних сил як у формуванні системи кілець, так і супутників Сатурна. А дослідницька спадщина Кассіні ще багато сюрпризів про нашу Сонячну систему.