Най-голямата луна на Сатурн – Титан – е една от странностите в Слънчевата система. Сега изследователи разкриват ключови открития за този загадъчен спътник, включително как е възникнал. Отговорът може да хвърли светлина и върху произхода на красивите пръстени на Сатурн.

Обвит в плътна мъгла, Титан е около половината от размера на Земята и е дори по-голям от Меркурий. Спътникът е толкова масивен, че гравитационното му влияние кара Сатурн да се поклаща и накланя. Титан също така се отдалечава от Сатурн със скорост от 11 сантиметра годишно – много по-бързо, отколкото астрономите са смятали досега. В крайна сметка луната може дори да бъде изхвърлена от орбитата си.

Но отдалечаващата се орбита на Титан е само една от многото загадки, които астрономите се опитват да разгадаят за Сатурн и някои от неговите 274 луни. Много от въпросите произтичат от данните, събрани от космическия апарат „Касини“, който изследва системата на Сатурн в периода 2004–2017 г.

Ново изследване комбинира предишни теории за формирането на Титан, данни от „Касини“ и компютърни симулации, за да предложи нова история за произхода на най-голямата луна на Сатурн. Проучването е публикувано този месец в отворения архив ArXiv и е прието за публикуване в списанието The Planetary Science Journal, пише CNN.

L 98-59 f следва почти перфектно кръгла орбита около своята звезда, получава приблизително същото количество звездна енергия като Земята и може би има условията за поддържането на течна вода и живот

Открита е пета потенциално обитаема планета в съседна звездна система

„В тази статия се опитах да събера всички тези елементи и предлагам, че преди около половин милиард години е съществувала допълнителна луна, която се е сблъскала с Титан и реално е станала част от него“, казва водещият автор Матия Чук, изследовател в Института SETI в Маунтин Вю, Калифорния. SETI е неправителствена организация, която изследва теми като планетарната наука, произхода на живота и извънземния интелект.

Сблъсъкът може да е довел и до появата на Хиперион – най-голямата несферична луна на Сатурн, която е много по-малка от Титан с едва около 5% от неговия диаметър. Според тази теория Хиперион може да е фрагмент, възникнал при сблъсъка между Титан и изгубената луна, или да се е образувал по-късно от отломки, натрупали се по орбитата на Титан.

Сливането между Титан и изгубената луна може също така да е довело до образуването на пръстените на Сатурн, добавя Чук. „От това събитие Титан вероятно е разстроил орбитите на някои вътрешни луни, което е довело до допълнителни сблъсъци, създали пръстените по-късно – може би преди около 100 милиона години“, посочва той.

Допълнителна луна, която „обяснява всичко“

Изследователите откриват признаци за древен сблъсък в наклона на Сатурн, който е ясно видим благодарение на пръстените му. Газовият гигант се върти под ъгъл от 26,7 градуса спрямо равнината, по която обикаля около Слънцето.

Преди мисията „Касини“ астрономите смятаха, че гравитационните смущения, причинени от орбитата на съседния Нептун, постепенно са довели до наклона на Сатурн.

„Орбитата на Нептун леко се колебае в пространството“, обяснява Чук. „Орбиталното движение на една планета е колосално и притежава огромна енергия. За разлика от него, собственото въртене на планетите около оста им е много по-слабо. Когато тези две движения влязат в синхрон — орбитата на Нептун и въртенето на Сатурн — по-мощната сила на Нептун започва да влияе на по-слабата. В резултат на това именно наклонът и въртенето на Сатурн започват да се променят.“

Данните от „Касини“ обаче показват, че двете планети не са напълно синхронизирани, което подсказва за липсващ елемент. През 2022 г. астрономи предполагат, че изгубена луна, наречена Хризалис, вероятно обяснява настоящия наклон на Сатурн. Тя е обикаляла около планетата милиарди години и е допринасяла за резонанса с Нептун, но преди около 160 милиона години се доближила прекалено много до Сатурн и била разкъсана.Според теорията това събитие е създало пръстените.

Чук и колегите му доразвиват тази идея. Според тях не става дума просто за луна, която се е разпаднала, а за сблъсък между предшествениците на Титан и Хиперион. „Аз я наричам прото-Хиперион, но тя е била 1 000 пъти по-голяма – нещо като по-малка версия на Титан“, казва Чук.

Двата фрагмента са открити в пустинята Сахара и макар химическият им състав донякъде да съвпада с този на планетата, има и значителни несъответствия

Първите метеорити от Меркурий? Може би, но съществуват и съмнения

Тази изгубена луна се сблъскала с Титан и загубила голяма част от масата си. „В момента Сатурн се клати прекалено бързо“, отбелязва Чук. Ако се върнем няколкостотин милиона години назад, ще видим, че това колебание е било в почти идеален синхрон с Нептун. Когато добавим и една допълнителна луна в изчисленията, всички елементи се напасват. Това обяснява всичко.“

С други думи, гравитацията и масата на изгубената луна са поддържали синхрон между Сатурн и Нептун, а изчезването ѝ обяснява защо днес те са леко разстроени.

Ако приемем, че този сблъсък е оформил Хиперион в сегашния му вид на малък и хаотично въртящ се обект, става ясна причината за неговата силна орбитална връзка с Титан. Остава обаче въпросът дали Хиперион е отломка от първоначалното тяло на Титан или всъщност представлява остатък от изгубената луна, пише CNN.

Според изследването пръстените на Сатурн може да са се образували стотици милиони години след това събитие. Разширяващата се орбита на Титан е взаимодействала с някои вътрешни луни, нарушавайки орбитите им до степен, при която те са се сблъсквали една с друга. Част от отломките са оцелели като пръстените.

Публикувано през февруари проучване показва, че повърхността на Титан може да е само на 300 милиона години заради малкия брой кратери по нея. Според Чук това откритие директно подкрепя хипотезата за масивен сблъсък в миналото.

Най-надеждният начин за проверка на тази теория е мисията Dragonfly на NASA. Мисията разчита на ядрено задвижван дрон с големината на лека кола, който ще прелита над повърхността на Титан и ще каца в различни райони, за да събира проби за анализ. Плановете предвиждат изстрелване през 2028 г. и пристигане до крайната цел в края на 2034 г.

Еволюцията на луните в системата на Сатурн и произходът на пръстените са интригуващи загадки, които отдавна вълнуват учените, коментира Линда Спилкър, старши изследовател в Лабораторията за реактивно движение на NASA, която не участва в изследването.

„Пръстените може да са толкова млади, колкото няколкостотин милиона години, или да са се образували едновременно със Сатурн“, пояснява тя. „Това изследване предоставя убедителни доказателства, че Хиперион и пръстените са се формирали значително след създаването на Сатурн.“

Учени предполагат, че 3I/Atlas е на повече от седем милиарда години

Междузвезден обект може да е най-старата известна комета

Уилям Б. Хъбард, почетен професор по планетарни науки в Университета на Аризона, описва Сатурн и неговите спътници като сложен музикален часовник, в който всяко тяло се върти и се движи по орбитата си в специфичен ритъм и синхрон.

Сатурн се поклаща като въртящ се пумпал с ритъм, който е подозрително близък до една от основните честоти в Слънчевата система. Фактът, че двете не съвпадат напълно, подсказва за настъпило сравнително скорошно нарушение в равновесието на планетата.

„В проучване от 2022 г. се появи хипотезата, че изчезнала луна на име Хризалис е в основата на създаването на пръстените, макар тогава това да изглеждаше малко вероятно“, пише той. „Новото изследване обаче променя картината, като показва, че подобен процес, включващ сегашния спътник Хиперион, е далеч по-възможен.“

Карл Мъри, почетен професор в лондонския университет „Куин Мери“ и част от екипа на мисията „Касини“, смята, че предложеният от Чук сценарий представя сложна и напълно правдоподобна поредица от събития, която изяснява сегашния вид на системата на Сатурн.

Той сравнява разследването с епизод от криминален сериал, като отбелязва, че учените вече разполагат с ясни доказателства за преживяно необичайно събитие. Според него преди мисията „Касини“ изследователите са имали само бегла представа за случилото се, подобно на размита снимка от местопрестъпление, по която са се опитвали да отгатнат преките извършители.

Едно от най-значимите постижения на 13-годишната мисия „Касини“, съчетано с исторически данни, е разкритието, че орбитата на Титан се разширява много по-бързо от предвижданото.

Професор Мъри описва системата на Сатурн като истински рай за изследователите, тъй като тя е наситена със сложни числови връзки и синхрон между орбитите на многобройните луни. Той признава, че тези динамични отношения през последните 400 милиона години са изключително заплетени, но подчертава, че именно Титан държи ключа към разбирането на цялата система.