Saturni rõngad on umbes 100 miljonit aastat vanad, kuid on ebaselge, kuidas need nii hiljuti tekkisid. Vööhiiglane pöörleb 26.7-kraadise nurga all tasapinna suhtes, millel ta tiirleb ümber päikese.
Alates Saturni kalle pretsesseerib, nagu pöörlev tipp, peaaegu sama kiirusega kui Neptuuni orbiidil, on astronoomid pikka aega oletanud, et see kalle tuleneb gravitatsioonilisest interaktsioonist naabriga. Neptuun.
Kui kaks planeeti võisid kunagi sünkroonis olla, siis astronoomid kl MIT ja teised ülikoolid on selle avastanud Saturn on sellest ajast peale Neptuuni tõmbejõust pääsenud.
Mis põhjustas selle planeetide ümbersuunamise?
Meeskond esitab uue hüpoteesi. Nad tegid ettepaneku, et Saturni süsteem sisaldas varem täiendavat kuud nimega Chrysalis. Koos teised kuud, Chrysalis tiirles Saturni ümber mitu miljardit aastat, tõmmates ja tõmmates planeeti viisil, mis hoidis selle kaldenurka ehk "kaldsust" resonantsis Neptuuniga.
Arvatakse, et Chrysalis muutus aga ebastabiilseks umbes 160 miljonit aastat tagasi ja jõudis oma planeedile karjamaal liiga lähedale, mis rebis satelliidi tükkideks. Kuu kadumisest piisas, et vabastada Saturn Neptuuni tõmbejõust ja anda sellele tänapäevane kaldenurk. Lisaks võis osa Chrysalis'i fragmentidest jääda orbiidile hõljuma, murdes lõpuks väikesteks jäisteks tükkideks, moodustades planeedi tunnusrõngad.
Astronoomid väidavad, et see kadunud kuu võib selgitada kahte kauaaegset mõistatust: Saturni praegust kallet ja tema rõngaste vanust, mis on hinnanguliselt umbes 100 miljonit aastat vanad - palju nooremad kui planeet ise.
Jack Wisdom, MIT planeediteaduste professor ja uue uuringu juhtiv autor, ütles: "Täpselt nagu liblika krüsal, oli see satelliit pikka aega uinunud ja äkitselt aktiveerunud ning rõngad tekkisid."
2000. aastate alguses püstitasid teadlased hüpoteesi, et Saturnil oli kallutatud telg selle gravitatsiooniresonantsi või ühenduse tõttu Neptuuniga. Aastatel 2004–2017 ümber Saturni tiirlenud NASA kosmoseaparaat Cassini tegi aga avastusi, mis andsid probleemile uue nurga. Titan, Saturni suurim satelliit, avastati, et ta rändab Saturnilt umbes 11 sentimeetrit aastas, mis oli oodatust kiirem. See kiire ränne ja selle gravitatsiooniline tõmbejõud võimaldasid teadlastel järeldada, et Kuu oli tõenäoliselt vastutav Saturni kallutamise ja Neptuuniga resonantsi hoidmise eest.
Jack Wisdom, MIT planeediteaduste professor ja uue uuringu juhtiv autor, ütles: "Probleemi lahendamiseks pidime kindlaks määrama Saturni inertsimomendi."
Selles uues uuringus püüdsid teadlased kindlaks teha Saturni inertsimomenti, kasutades mõningaid Cassini viimaseid tähelepanekuid oma "Grand Finale" - missiooni etapis, mille käigus kosmoseaparaat lähenes gravitatsioonivälja täpseks kaardistamiseks äärmiselt lähedalt. kogu planeedi ümber. Gravitatsioonivälja abil saab määrata massi jaotust planeedil.
Nad modelleerisid Saturni sisemuse ja tuvastasid massijaotuse, mis vastas Cassini täheldatud gravitatsiooniväljale. Üllataval kombel asetas see äsja tuvastatud inertsimoment Saturni Neptuuni resonantsi lähedale, kuid sellest väljapoole. Planeedid võisid kunagi olla sünkroonis, kuid enam ei ole.
Nad alustasid simulatsioonide läbiviimisega orbiidi dünaamika arendamiseks Saturn ja tema kuud ajas tagasi. Nad tahtsid kindlaks teha, kas olemasolevate satelliitide looduslik ebastabiilsus võis mõjutada planeedi kallet. See otsing tuli tühjaks.
Et paremini mõista, kuidas planeedi pöörlemistelg aja jooksul nihkub, mida nimetatakse pretsessiooniks, uurisid teadlased uuesti seda kirjeldavaid matemaatilisi võrrandeid. Selle võrrandi üks liige sisaldab kõigi satelliitide panust. Töörühm põhjendas, et kui sellest summast eemaldada üks satelliit, võib see mõjutada planeedi pretsessiooni.
Simulatsioonide abil määrasid teadlased kindlaks Chrysalise omadused, sealhulgas selle massi ja orbiidi raadiuse ning orbiidi dünaamika, mis oleks vajalik Saturni resonantsist väljalöömiseks. Nad järeldavad, et Saturni ja Neptuuni vaheline resonants põhjustas planeedi praeguse kaldenurga ning satelliidi Chrysalis kadumine, mis on ligikaudu Saturni suuruselt kolmanda kuu Iapetuse suurune, võimaldas Saturnil resonantsi vältida.
Teadlased märkisid, "Mõnikord 200–100 miljonit aastat tagasi sisenes Chrysalis kaootilisele orbitaalvööndile, koges mitmeid lähedasi kohtumisi Iapetuse ja Titaniga ning jõudis lõpuks Saturnile liiga lähedale karjatamise käigus, mis rebis satelliidi tükkideks, jättes väikese osa sellest tiirleb ümber planeedi prügiga laiali puistatud rõngana.
"Crysalis'i kadumine seletab Saturni pretsessiooni ja selle praegust kallet, samuti selle rõngaste hilist moodustumist."
Tarkus ütles, "See on päris hea lugu, kuid nagu iga teine tulemus, peavad seda teised uurima. Kuid näib, et see kadunud satelliit oli lihtsalt krisal, mis ootas oma ebastabiilsust.
Ajakirja viide:
- Jack Wisdom jt. Satelliidi kadumine võib seletada Saturni kaldu ja noori rõngaid. TEADUS. DOI: 10.1126/science.abn1234
