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".

Прометей насчитывает в размерах 148 х 100 х 68 километров. Кадр на врезке показывает выброшенный материал через некоторое время после момента мягкого прикосновения спутника (он виден ниже кольца) к краю кольца F (фото NASA/JPL/Space Science Institute).
Прометей насчитывает в размерах 148 х 100 х 68 километров. Кадр на врезке показывает выброшенный материал через некоторое время после момента мягкого прикосновения спутника (он виден ниже кольца) к краю кольца F (фото NASA/JPL/Space Science Institute).

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.

На этой мозаике показан фрагмент кольца F, подвергнувшийся действию Прометея. Изображение искажено, чтобы кольцо выглядело прямой лентой, а не изогнутой, кроме того, масштаб по вертикали и горизонтали тут не одинаков.На фото хорошо видны яркие сгустки материала, в центре которых, по всей видимости, находятся псевдолуны, дающие длинные тени. В данном ракурсе – это слабые вертикальные чёрточки (они отмечены стрелками). Буквой F выделен "веер" (или "пропеллер") – группа расходящихся из одной точки каналов в сплошной армии частиц кольца, предположительно созданная одной из микролун или наиболее мощным рыхлым сгустком. На снимке также видны диагональные "прорези" в кольце – и это непосредственно работа Прометея (фото NASA/JPL/Space Science Institute).
На этой мозаике показан фрагмент кольца F, подвергнувшийся действию Прометея. Изображение искажено, чтобы кольцо выглядело прямой лентой, а не изогнутой, кроме того, масштаб по вертикали и горизонтали тут не одинаков.
На фото хорошо видны яркие сгустки материала, в центре которых, по всей видимости, находятся псевдолуны, дающие длинные тени. В данном ракурсе – это слабые вертикальные чёрточки (они отмечены стрелками). Буквой F выделен "веер" (или "пропеллер") – группа расходящихся из одной точки каналов в сплошной армии частиц кольца, предположительно созданная одной из микролун или наиболее мощным рыхлым сгустком. На снимке также видны диагональные "прорези" в кольце – и это непосредственно работа Прометея (фото NASA/JPL/Space Science Institute).

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".

Ещё одна мозаика кадров. Как и раньше, стрелками отмечены тени от "возмущённых" сгустков в материале кольца F. На врезке показан один из наиболее интересных "пропеллеров", составленный из частиц кольца. Буквами Pr отмечен Прометей, его облик сильно вытянут из-за намеренного искажения пропорций картинки (фото NASA/JPL/Space Science Institute).
Ещё одна мозаика кадров. Как и раньше, стрелками отмечены тени от "возмущённых" сгустков в материале кольца F. На врезке показан один из наиболее интересных "пропеллеров", составленный из частиц кольца. Буквами Pr отмечен Прометей, его облик сильно вытянут из-за намеренного искажения пропорций картинки (фото NASA/JPL/Space Science Institute).

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.

Для проверки своих представлений о динамике частиц кольца, "танцующих" при приближении Прометея, авторы работы даже составили компьютерную модель (фото NASA/JPL/Space Science Institute).
Для проверки своих представлений о динамике частиц кольца, "танцующих" при приближении Прометея, авторы работы даже составили компьютерную модель (фото NASA/JPL/Space Science Institute).

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.

Снимок объекта S/2004 S 6, выполненный в 2005 году всё тем же бессменным зондом Cassini (фото NASA).
Снимок объекта S/2004 S 6, выполненный в 2005 году всё тем же бессменным зондом Cassini (фото NASA).

На все вопросы, связанные с рождением и гибелью таких структур, ещё предстоит ответить. Ясно одно: кольца – удивительно живая и изменчивая система.






Последние новости

Подгружаем последние новости