23.07.2010

Качающаяся луна Сатурна порождает новые спутники

Учёным уже немало известно о работе так называемых спутников-пастухов, контролирующих некоторые кольца газового гиганта. Но свежие данные раскрывают у таких объектов неизвестный ранее талант: провоцировать возникновение новых лун. Подобные тела, промежуточные по структуре между классическими спутниками и кольцами, заставляют под другим углом взглянуть на развитие колец.

Недавно выяснилось, что Прометей, воздействуя на кольцо Сатурна F, вызывает формирование в нём многокилометровых рыхлых "снежков" из частиц кольца, нечто вроде зародышей возможных спутников. Впервые образование таких псевдолун астрономы смогли вживую пронаблюдать благодаря снимкам с аппарата Cassini.

Прометей, которого планетологи давно поймали за "воровством" частиц кольца F, обегает вокруг газового гиганта по немного меньшей орбите, чем это кольцо. Скорость его движения чуть-чуть выше, а плоскость орбиты на очень малый угол расходится с плоскостью колец и ещё имеет крошечный эксцентриситет.

Из-за всех этих особенностей движения возникает интересный эффект: каждые 68 дней Прометей сталкивается с рассеянным внутренним краем кольца F в одном и том же сегменте, вызывая "волнение" среди его "населения".

Только недавно астрономы подробно расписали, какие гигантские "пропеллеры" в кольцах генерируют присутствующие в них микролуны (объекты поперечником 100-400 метров). Очевидно, более крупные спутники способны влиять на кольца ещё сильнее, но всё новые детали такого взаимодействия специалисты продолжают открывать.

Как установили учёные, периодическое пересечение Прометеем края кольца F приводит к формированию в последнем крупных объектов. И они, по идее, способны постепенно вырастать до 10-20 километров в диаметре. Так, после одного "свидания" с Прометеем псевдолуна располагает временем в 68 дней на то, чтобы немного уплотниться под действием собственной гравитации и подготовиться к новой встрече.

Каждый раз, когда спутник, словно на качелях, проходит мимо такого образования, он может развеять его, а может добавить к нему новых частиц из кольца. И если подобный "ком" выживет, к следующему визиту небольшой луны он сможет ещё сильнее укрепиться.

"Мы никогда не наблюдали этого раньше. Вы можете видеть реальные причины и следствия. Этих объектов не существовало до прохождения Прометея", — радуется Карл Мюррей (Carl Murray) из университета Королевы Марии в Лондоне (Queen Mary, University of London), член команды зонда Cassini, передавшего на Землю изображения гигантских теней от новоявленных "снежков".

По оценкам учёных, каждый такой "снежок" живёт несколько месяцев, но точная картина ещё не ясна. "Станут ли они в итоге полностью сформированными спутниками, мы не знаем, — продолжает Карл. — Это то, на что мы хотим посмотреть".

И в очередной раз исследователи обращают внимание, что описываемые процессы в кольцах представляют собой миниатюрную модель происходившего на заре формирования планет в Солнечной системе и вообще — в протопланетных дисках звёзд. С другой стороны, свежие данные проливают некоторый свет и на эволюцию самих колец Сатурна.

Так, по некоторым предположениям, кольцо F — очень молодо (мол, ему только миллион лет). И материал оно получало и получает при миграции миниатюрных лун из других колец планеты, в отношении возраста которых между тем тоже не вынесено "окончательного вердикта".

В этом свете важно, что недавно найденные объекты кольца F достаточно плотны, чтобы начать притягивать новые частицы кольца уже самостоятельно. Средняя плотность таких огромных "комков" может достигать порядка 0,4 грамма на кубический сантиметр. А это приблизительно сопоставимо с плотностью самого Прометея (0,5-0,6), хотя всё ещё в 14 раз "разреженнее", чем средняя плотность Земли, — повествуют учёные в пресс-релизе Лаборатории реактивного движения.

Судьба "снежков", или зародышей лун, в кольце F может быть поучительной. Авторы исследования, результаты которого опубликованы в Astrophysical Journal Letters, отмечают, что кольцо это расположено в точке равновесия. Здесь сравниваются приливные силы от Сатурна, стремящиеся разорвать объекты, и силы тяжести составных частей псевдоспутников, собирающих эти объекты в единое целое.

Новые знания, возможно, помогут прояснить происхождение и судьбу ряда полупрозрачных лун-кошек, открытых ранее в кольце F благодаря частичному затмению света звезды, попавшей на одну линию с аппаратом Cassini и странными конгломератами кольцевых частиц.

Также не исключено, учёным удастся что-то выяснить и о природе таинственного объекта S/2004 S 6. В 2004 году он был замечен у края кольца F, где столкнулся с материалом колец, произведя выброс "мусора".

Последующая съёмка позволила определить примерный поперечник объекта (5 километров), но не разрешила вопрос: имеет ли он твёрдое ядро, как миниатюрная луна, или это только собрание камней и пылевых частиц, которое обладает ограниченным временем жизни.

На все вопросы, связанные с рождением и гибелью таких структур, ещё предстоит ответить. Ясно одно: кольца – удивительно живая и изменчивая система. И эта феерическая картина разительно отличается от той, что существовала всего-то шесть лет назад, когда аппарат Cassini только начал свою работу около Сатурна.

Источники:

1. MEMBRANA