Inelele lui Saturn au o vechime de aproximativ 100 de milioane de ani, dar nu este clar cum s-ar fi putut forma atât de recent. Gigantul cu centură se rotește la un unghi de 26.7 grade față de planul în care orbitează Soarele.
Întrucât Înclinarea lui Saturn precesează, ca un turnător, aproape în aceeași viteză cu orbita lui Neptun, astronomii au emis de multă vreme ipoteza că această înclinare rezultă din interacțiunile gravitaționale cu vecinul său. Neptun.
În timp ce cele două planete ar fi fost odată sincronizate, astronomii la MIT iar alte universităţi au descoperit asta Saturn a scăpat de atunci atracția lui Neptun.
Ce a cauzat această realiniere a planetelor?
Echipa vine cu o nouă ipoteză. Ei au propus că sistemul Saturn conținea anterior o lună suplimentară numită Chrysalis. Împreună cu alte luni, Chrysalis a orbit pe Saturn timp de câteva miliarde de ani, trăgând și trăgând planeta într-un mod care și-a păstrat înclinarea, sau „oblicuitatea”, în rezonanță cu Neptun.
Cu toate acestea, se crede că crisalida a devenit instabilă în urmă cu aproximativ 160 de milioane de ani și s-a apropiat prea mult de planeta sa într-o întâlnire la pășunat, care a rupt satelitul. Pierderea lunii a fost suficientă pentru a elibera pe Saturn de atracția lui Neptun și pentru a-i oferi înclinația actuală. Mai mult, o fracțiune din fragmentele Crisalidei ar fi putut rămâne suspendate pe orbită, rupându-se în cele din urmă în bucăți mici de gheață pentru a forma inelele semnături ale planetei.
Astronomii sugerează că această lună dispărută ar putea explica două mistere de lungă durată: înclinarea actuală a lui Saturn și vârsta inelelor sale, care au fost estimate la aproximativ 100 de milioane de ani - mult mai tineri decât planeta însăși.
Jack Wisdom, profesor de științe planetare la MIT și autor principal al noului studiu, a spus: „La fel ca crisalida unui fluture, acest satelit a rămas mult timp latent și a devenit brusc activ, iar inelele au apărut.”
La începutul anilor 2000, oamenii de știință au emis ipoteza că Saturn avea o axă înclinată din cauza rezonanței gravitaționale sau a conexiunii cu Neptun. Cu toate acestea, Cassini, o navă spațială NASA care a orbit pe Saturn din 2004 până în 2017, a făcut descoperiri care au dat problemei un unghi nou. Titan, cel mai mare satelit al lui Saturn, s-a descoperit că migrează din Saturn cu o rată de aproximativ 11 centimetri pe an, ceea ce a fost mai rapid decât se anticipase. Această migrație rapidă și atracția sa gravitațională le-au permis oamenilor de știință să concluzioneze că Luna era probabil responsabilă pentru înclinarea și menținerea lui Saturn în rezonanță cu Neptun.
Jack Wisdom, profesor de științe planetare la MIT și autor principal al noului studiu, a spus: „Pentru a face progrese în privința problemei, a trebuit să determinăm momentul de inerție al lui Saturn.”
În acest nou studiu, oamenii de știință au căutat să identifice momentul de inerție al lui Saturn folosind unele dintre ultimele observații făcute de Cassini în „Grand Finale”, o fază a misiunii în timpul căreia nava spațială a făcut o abordare extrem de apropiată pentru a cartografi cu precizie câmpul gravitațional. în jurul întregii planete. Câmpul gravitațional poate fi folosit pentru a determina distribuția masei pe planetă.
Ei au modelat interiorul lui Saturn și au identificat o distribuție de masă care se potrivea cu câmpul gravitațional observat de Cassini. În mod surprinzător, acest moment de inerție nou identificat la plasat pe Saturn aproape, dar chiar în afara rezonanței cu Neptun. Este posibil ca planetele să fi fost odată sincronizate, dar nu mai sunt.
Au început prin a efectua simulări pentru a evolua dinamica orbitală a Saturn și lunile sale înapoi în timp. Ei au vrut să determine dacă instabilitatea naturală dintre sateliții existenți ar fi putut influența înclinarea planetei. Această căutare a apărut goală.
Pentru a înțelege mai bine cum se schimbă axa de rotație a unei planete în timp, cunoscută sub numele de precesiune, oamenii de știință au reexaminat ecuațiile matematice care o descriu. Un termen din această ecuație are contribuții de la toți sateliții. Echipa a motivat că, dacă un satelit ar fi îndepărtat din această sumă, ar putea afecta precesia planetei.
Prin rularea simulărilor, oamenii de știință au determinat proprietățile Crisalidei, inclusiv masa și raza orbitală a acestuia, precum și dinamica orbitală care ar fi necesară pentru a scoate Saturn din rezonanță. Ei au ajuns la concluzia că rezonanța dintre Saturn și Neptun a cauzat înclinarea actuală a planetei, iar pierderea satelitului Chrysalis, aproximativ de dimensiunea celei de-a treia luni ca mărime a lui Saturn, Iapetus, a permis lui Saturn să evite rezonanța.
Oamenii de știință au remarcat, „Cu 200 și 100 de milioane de ani în urmă, Chrysalis a intrat într-o zonă orbitală haotică, a experimentat mai multe întâlniri apropiate cu Iapet și Titan și, în cele din urmă, s-a apropiat prea mult de Saturn, într-o întâlnire la pășunat care a rupt satelitul în bucăți, lăsând o mică parte la încercuiește planeta ca un inel presărat cu resturi.”
„Pierderea Crisalidei explică precesia lui Saturn și înclinarea sa actuală, precum și formarea târzie a inelelor sale.”
Înțelepciune a spus, „Este o poveste destul de bună, dar ca orice alt rezultat, va trebui să fie examinată de alții. Dar se pare că acest satelit pierdut a fost doar o crisalidă, care aștepta să aibă instabilitatea sa.”
Referința jurnalului:
- Jack Wisdom și colab. Pierderea unui satelit ar putea explica oblicitatea lui Saturn și inelele tinere. ŞTIINŢĂ. DOI: 10.1126/science.abn1234
