Согласно новому исследованию НАСА и его партнеров, кольца Сатурна могли возникнуть из обломков двух ледяных лун, которые столкнулись и разбились несколько сотен миллионов лет назад. Части, которые не попали в кольца, также могли способствовать формированию некоторых современных спутников планеты.

"Мы так много еще не знаем о системе Сатурна. В том числе и о его спутниках, на которых существует среда, которая может быть пригодна для жизни, — говорит Джейкоб Кегеррайс из Исследовательского центра Эймса. — Поэтому интересно использовать подобные большие симуляции, чтобы детально изучить, как они могли развиваться".

Миссия НАСА "Кассини" помогла ученым понять, насколько молоды – с астрономической точки зрения – кольца Сатурна и, возможно, некоторые из его спутников. И это знание открыло новые вопросы о том, как они сформировались.

Чтобы узнать больше, исследовательская группа обратилась в суперкомпьютерный центр распределенных исследований с использованием передовых вычислений (DiRAC) Университета Дарема в Великобритании. Они смоделировали, как могли выглядеть различные столкновения между спутниками-предшественниками. Эти симуляции проводились с разрешением, более чем в 100 раз превышающим предыдущие подобные исследования. 

Сегодня кольца Сатурна расположены близко к планете, в пределах так называемого предела Роша — самой дальней орбиты, где гравитация достаточно сильна, чтобы разрушить более крупные тела из камня или льда, которые подходят ближе. Материал, вращающийся дальше по орбите, может слипаться, превращаясь в спутники.

Смоделировав почти 200 различных версий столкновения, команда обнаружила широкий спектр сценариев, при котором нужное количество льда будет разбросано в границах предела Роша, где могут образоваться кольца.

В то время, как альтернативные объяснения не смогли дать ответа, почему в кольцах Сатурна очень мало камней (они почти полностью состоят из кусков льда) этот тип столкновения может объяснить это.

"Этот сценарий естественным образом приводит к образованию богатых льдом колец, — говорит Винсент Эке из Института вычислительной космологии Даремского университета и соавтор статьи. — Когда ледяные спутники-прародители сталкиваются друг с другом, скальные породы в ядрах рассеиваются не так широко, как покрывающий их лед".

Лед и каменистые обломки также попали бы на другие объекты системы, что потенциально вызвало бы каскад столкновений. Такой эффект вероятно разрушил бы любые другие спутники-предшественники за пределами колец, из которых могли образоваться сегодняшние спутники.

Но что вообще привело в движение эти события? Два бывших спутника Сатурна могли столкнуться из-за небольших эффектов гравитации Солнца, которые "суммировались" и дестабилизировали их орбиты вокруг планеты. При правильной конфигурации орбит дополнительное притяжение Солнца может иметь эффект снежного кома – "резонанс" – который удлиняет и наклоняет обычно круглые и плоские орбиты лун до тех пор, пока их пути не пересекутся, что приведет к высокоскоростному столкновению.

Рея сегодня вращается по орбите сразу за тем местом, где спутник мог бы столкнуться с этим резонансом. Как и земная Луна, спутники Сатурна со временем мигрируют от планеты. Таким образом, если бы Рея была древней, она бы столкнулась с "резонансом" в недавнем прошлом. Однако ее орбита очень круглая и плоская. Это говорит о том, что спутник не испытал дестабилизирующего воздействия и сформировался совсем недавно.

Новое исследование согласуется с доказательствами того, что кольца Сатурна сформировались в ближайшем прошлом, но у ученых все еще остаются вопросы без ответа. Если по крайней мере некоторые из ледяных спутников также молоды, то что это может означать для потенциала жизни в океанах под поверхностью таких миров, как Энцелад? Можем ли мы разгадать всю историю первоначальной системы до удара и до наших дней? Будущие исследования, основанные на этой работе, помогут нам узнать больше об этой удивительной планете и ледяных мирах, вращающихся вокруг нее.