8.7K
Серия компьютерных симуляций, проведенная исследователями из Бернского университета (Швейцария), показала, что внутренние спутники Сатурна сформировались в результате столкновений между меньшими лунами схожего размера, а не путем постепенного приращения массы. Результаты исследования представлены в журнале Nature Astronomy.
«Когда в апреле 2017 года я увидел в интернете изображения спутников Пан и Атлас, форма которых напоминала гигантское равиоли, я задался вопросом: могли ли они сформироваться в результате столкновений между объектами примерно одинакового размера, подобных тем, что привели к образованию кометы Чурюмова–Герасименко», – вспоминает Мартин Рубин, соавтор исследования.
Чтобы ответить на этот вопрос исследователи провели моделирование процесса формирования малых внутренних лун Сатурна. Первые тесты, основанные на накоплении материала ядром, работали хорошо до тех пор, пока ученые не учли в симуляции гравитацию Сатурна. «Дело в том, что Сатурн в 95 раз массивнее Земли, а внутренние спутники вращаются вокруг гиганта в два раза ближе, чем Луна вокруг нашей планеты. В этих условиях приливные силы огромны и «раскидывают» почти весь материал, поэтому такой процесс не подходит. Затем мы рассмотрели альтернативный сценарий: столкновения небольших «протоспутников» схожего размера», – объяснил Мартин Ютци, соавтор исследования.
В итоге моделирование показало, что близкие к лобовым столкновения приводят к сплюснутым объектам с большими экваториальными хребтами, это именно то, что видно на снимках Пана и Атласа от космического аппарата «Cassini». При ударах под большим наклоном моделирование воспроизводило форму 90-километрового вытянутого Прометея.
Исходя из текущей орбиты спутников и их окружения, исследователи также оценили скорость ударов, которая оказалась порядка 10 метров в секунду. Моделируя столкновения в этом диапазоне при различных углах, астрономы получали различные стабильные формы, похожие на равиоли. «Если угол удара больше десяти градусов, результирующие объекты очень нестабильны. Любой спутник в форме утки, такой как у кометы Чурюмова–Герасименко, развалился бы из-за приливных сил Сатурна», – добавил Адриен Лелеу, ведущий автор исследования.
Интересно, что лобовые столкновения не так редки, как можно подумать. Считается, что маленькие внутренние спутники родились в кольцах Сатурна, тонких дисках, расположенных в экваториальной плоскости планеты. Поскольку Сатурн не является совершенной сферой, а немного сплющен, это затрудняет побег любого объекта из этой узкой плоскости. Таким образом, лобовые столкновений происходят довольно часто, и при каждом последующем угол удара становится все меньше.