Титан мог возникнуть в результате столкновения древних спутников Сатурна

Величественные кольца Сатурна и его крупнейший спутник Титан могли возникнуть вследствие череды масштабных столкновений в системе планеты. К такому заключению пришла международная группа астрономов под руководством Матии Чука из Института SETI, представившая комплексную модель эволюции сатурнианской системы.

Тринадцать лет работы зонда Cassini коренным образом трансформировали научные взгляды на окружение газового гиганта. Выяснилось, что кольца планеты значительно моложе, чем предполагалось ранее, а орбитальные характеристики Титана претерпевают стремительные изменения. Эти открытия поставили под сомнение классические теории, потребовав поиска новых механизмов формирования системы.

На финальном этапе своей миссии Cassini проанализировал гравитационное поле и распределение масс внутри Сатурна, что позволило уточнить скорость прецессии — «покачивания» его оси вращения. Прежние гипотезы связывали этот ритм с влиянием Нептуна, постепенно наклоняющим планету, однако измерения показали более высокую концентрацию массы в центре, из-за чего параметры прецессии перестали соответствовать старым расчетам.

Для объяснения этого несоответствия специалисты из Массачусетского технологического института и Калифорнийского университета в Беркли выдвинули предположение о существовании в прошлом еще одной массивной луны. Согласно их версии, гравитационное сближение с Титаном дестабилизировало её орбиту, что привело к разрушению объекта и последующему рождению колец. Исследовательская группа Чука подвергла эту теорию тщательной проверке посредством компьютерного моделирования.

Результаты вычислений продемонстрировали, что наиболее вероятным сценарием является не просто изгнание луны, а её лобовое столкновение с Титаном. Ключом к разгадке стал Гиперион — небольшой спутник неправильной формы, находящийся в орбитальном резонансе с Титаном. Математический анализ показал, что эта «связка» существует всего несколько сотен миллионов лет — именно в тот период, когда, согласно теории, исчезла гипотетическая дополнительная луна.

По наблюдениям Чука, в симуляциях Гиперион чаще всего разрушался или покидал систему вместе с нестабильным телом, сохраняясь лишь в исключительных случаях. Это навело исследователей на мысль, что Гиперион представляет собой конгломерат обломков, выброшенных в пространство после катастрофического удара по Титану. Если два массивных тела слились воедино, вокруг них неизбежно должны были образоваться фрагменты — именно там, где сегодня и располагается Гиперион.

В рамках новой парадигмы современный Титан является продуктом слияния двух объектов: массивного «прото-Титана» и меньшего «прото-Гипериона». Подобный катаклизм объясняет аномально «молодой» рельеф спутника и отсутствие на нем множества древних кратеров. Кроме того, вытянутая орбита Титана, которая в настоящее время постепенно сглаживается, также свидетельствует о недавнем мощном гравитационном возмущении.

До рокового столкновения «прото-Титан», вероятно, напоминал юпитерианскую Каллисто — холодное, покрытое шрамами от ударов тело, лишенное плотной атмосферы. Моделирование также показало, что гравитационные пертурбации, вызванные «прото-Гиперионом», могли стать причиной необычного наклона орбиты удаленного Япета, что решает еще одну давнюю загадку системы.

Оставался открытым вопрос генезиса колец. Авторы работы полагают, что радикальное изменение орбиты Титана после слияния спровоцировало хаос среди внутренних спутников. В ряде конфигураций возникал орбитальный резонанс — ситуация, при которой гравитационное воздействие между телами резко усиливалось.

Вследствие этого малые луны начали сталкиваться, превращаясь в груды обломков. Большая часть материи со временем вновь аккумулировалась в спутники, в то время как значительная масса льда и пыли устремилась к Сатурну, сформировав его знаменитую кольцевую систему. По расчетам, это произошло около 100 миллионов лет назад, что идеально совпадает с оценками возраста колец.

Окончательно подтвердить эту гипотезу предстоит миссии Dragonfly, которая достигнет Титана в 2034 году. Роботизированный октокоптер NASA займется детальным изучением геологии и химического состава поверхности спутника. Обнаружение следов глобального столкновения станет неоспоримым доказательством того, что нынешний облик системы Сатурна сформировался в результате грандиозной космической катастрофы.

 

Источник: iXBT