Гравитационное притяжение Сатурна оставило фрагменты на орбите планеты и способствовало формированию колец, которые астрономы наблюдают сегодня. Те осколки, которые не попали в кольца, скорее всего, стали основой для создания некоторых спутников Сатурна.

«Мы до сих пор очень мало знаем о системе Сатурна и его спутниках, которые могут поддерживать среду, подходящую для жизни. Поэтому очень интересно детально изучить, как они могли эволюционировать», — рассказал исследователь Джейкоб Кегеррейс из Аэрокосмического центра NASA.

С 1997 по 2017 год космический зонд Cassini orbiter NASA исследовал систему Сатурна — его кольца, ледяные спутники и атмосферные свойства. Одним из открытий «Кассини» стало то, что кольца Сатурна моложе ожидаемого возраста. С этим знанием учёным удалось точнее смоделировать кольца и спутники Сатурна.

Сатурн, снятый «Кассини» в 2016 году.
Источник: NASA/JPL-Caltech/Space Science Institute

Для создания симуляции команда учёных использовала суперкомпьютер Distributed Research using Advanced Computing (DiRAC) в университете Дарема (Великобритания). Они создали модели столкновений и образования колец почти по 200 различным сценариям, а также смоделировали столкновения между другими спутниками и осколками. Разрешение этих симуляций более чем в 100 раз выше, чем в предыдущих моделях образования колец Сатурна.

Кольца Сатурна находятся близко к планете, в пределах Роша для Сатурна — это расстояние от планеты, в пределах которого второе планетное тело распадается из-за приливных сил от первого, поскольку приливные силы превышают гравитационные силы второго тела. Во время моделирования столкновений и образования колец исследователи обнаружили, что в значительной части сценариев осколки рассеивались и распределялись вокруг Сатурна в пределах Роша, что и приводило к формированию колец.

Близкое изображение колец Сатурна, созданное снятый «Кассини» в 2016 году.
Источник: NASA/JPL-Caltech/Space Science Institute

Практически все кольца Сатурна состоят из крупных осколков льда, с очень небольшим количеством камня и другого материала. Альтернативные объяснения не могли объяснить, почему в кольцах так мало камней, но в данном исследовании учёные смогли подобрать такой тип столкновения.

Также могла произойти цепочка столкновений, в ходе которых ледяные и каменные осколки сталкивались с другими спутниками вокруг Сатурна. Это могло привести к формированию тех спутников, которые мы видим сегодня.

Теперь исследователи убеждены, что кольца Сатурна образовались в результате столкновения двух бывших спутников Сатурна. Следующий вопрос перед ними — что повлияло на столкновение спутников?

Один из возможных сценариев — то, что крайне малые эффекты гравитации Солнца на спутники могли незначительно дестабилизировать их орбиты вокруг Сатурна, приводя к столкновению.