księżyc zniknął
Jak powstają pierścienie Saturna?

16.09.2022, 10:01

Naukowcy odrzucili teorię, że pierścienie Saturna powstały pod wpływem Neptuna. Teraz jest nowa, bardziej prawdopodobna historia pochodzenia. Odgrywa rolę księżyca, który zniknął miliony lat temu.

Według jednego z badań zniszczenie Księżyca 100-200 milionów lat temu doprowadziło do powstania pierścieni Saturna. Wyjaśnia to również pozornie duże nachylenie osi obrotu planety. Amerykańscy naukowcy doszli do tego wniosku na podstawie nowej analizy danych z sondy kosmicznej Cassini i symulacji komputerowych. Aby jednak potwierdzić model, należy dokładnie zbadać wewnętrzną strukturę Saturna, Naukowcy piszą w czasopiśmie Science..

Jack Wisdom z Massachusetts Institute of Technology wyjaśnia, że ​​„kąt między płaszczyzną równikową planety a płaszczyzną jej orbity przy 26,7 stopnia jest zbyt duży, aby mógł wystąpić podczas fazy formowania Saturna z wirującego dysku gazu wokół Słońca. ” (MIT) i jego zespół. Ponieważ zachowanie momentu pędu zapewnia, że ​​oś obrotu każdej rozwijającej się planety jest w przybliżeniu prostopadła do płaszczyzny orbity. Musi więc istnieć późniejszy powód, aby przechylić tę oś.

Neptun jako czynnik?

Astronomowie dyskutowali o echa między Saturnem a Neptunem, najdalszą planetą w Układzie Słonecznym, jako możliwą przyczynę przez prawie dwie dekady. Ponieważ oś obrotu Saturna „oscyluje” – naukowcy nazywają to oczekiwaniem – w tym samym rytmie, co orbita Neptuna. W rezultacie małe perturbacje z Neptuna kumulują się przez tak długi czas, że początkowo niewielkie nachylenie osi może wzrosnąć do obecnej wartości.

Jednak wpływ Neptuna na Saturna zależy od jego księżyców i dokładnego rozkładu wewnętrznej masy Saturna. W tym miejscu wkracza Wisdom i jego koledzy: Na podstawie danych orbitalnych przesłanych z powrotem na Ziemię przez sondę Cassini Saturna – szczególnie podczas katastrofy sondy docelowej 15 września 2017 r. – naukowcy zbudowali ulepszony model planety. I na początku doszliśmy do rozczarowującego wniosku: Saturn nie znajduje się więc w strefie rezonansu z Neptunem, ale na zewnątrz.

Ale zespół się nie poddał. Pomysł badaczy: Saturn mógł początkowo być w harmonii z Neptunem, ale potem został wyobcowany przez wydarzenie w tym regionie. „Zaczęliśmy więc szukać sposobu na usunięcie Saturna z echa Neptuna” – mówi Wisdom.

Kolejna teoria księżyca

Na podstawie rozważań teoretycznych i dużej liczby symulacji planety i jej księżyców naukowcy w końcu wymyślili rozwiązanie: Saturn musiał pierwotnie mieć inny większy księżyc. Tylko dzięki temu dodatkowemu księżycowi — który podobno jest wielkości trzeciego co do wielkości satelity Gabitus — możliwe było tak długie podtrzymywanie rezonansu Saturna z Neptunem.

Ale orbity księżyców Saturna zmieniają się. W szczególności orbita największego księżyca Saturna, Tytana, powoli przesuwa się na zewnątrz. Jakiś czas między 100 a 200 milionami lat temu spowodowało to poważne zakłócenia na orbicie poprzedniego dodatkowego księżyca, który Wisdom i jego zespół nazwali „Poczwarką”: na chaotycznej orbicie zbliżył się do Saturna tak blisko, że siły pływowe planety zostały rozerwane oprócz. Wraz ze zniknięciem poczwarki Saturn odszedł od echa Neptuna.

Wiele szczątków spadło na planetę, tworząc w końcu tak zwane pierścienie Saturna. Więc ten model może wyjaśnić zarówno pierścienie, jak i nachylenie osi Saturna. Jednak ten scenariusz jest nadal w dużym stopniu zależny od rozkładu masy na planecie. Dlatego potrzebne są dokładniejsze dane z przyszłych sond kosmicznych, aby potwierdzić model.