Ученые предлагают новую модель происхождения колец Сатурна

Команда исследователей представила новую модель происхождения колец Сатурна, основываясь на результатах компьютерного моделирования. Эти результаты моделирования также хорошо применимы к кольцам других гигантских планет и объясняют разницу между составами колец Сатурна и Урана.

Гигантские планеты Солнечной системы имеют разнообразные кольца. Наблюдения демонстрируют, что кольца Сатурна более чем на 95 процентов состоят из частиц льда, в то время как кольца Урана и Нептуна темнее и содержат более высокий процент горных пород.

В новом исследовании команда астрономов во главе с Хиодо Рюки (Hyodo Ryuki) из Университета Кобе, Япония, построила модель формирования колец Сатурна, основанную на допущении о наличии во внешней части Солнечной системы, за пределами орбиты Нептуна, во времена Поздней тяжелой бомбардировки (около 4 миллиардов лет назад) нескольких тысяч объектов пояса Койпера размером примерно с Плутон. Сначала исследователи рассчитали вероятность прохождения таких объектов на достаточно близком расстоянии от гигантских планет, чтобы быть разрушенными их приливными силами в эпоху Поздней тяжелой бомбардировки. Расчеты показали, что Сатурн, Уран и Нептун испытывали множественные сближения с этими крупными небесными телами.

Дальнейшее моделирование показало, что при сближении крупных объектов пояса Койпера с гигантскими планетами Солнечной системы происходит фрагментирование этих объектов под действием гравитации планет-гигантов, и во многих случаях фрагменты с массами от 0,1 до 10 процентов от массы исходного тела захватываются на орбиту вокруг планеты. Суммарная масса этих фрагментов вполне достаточна, чтобы объяснить существование колец у Сатурна и Урана.

Эта модель объясняет также различие между составами материала колец Сатурна и Урана. В отличие от Сатурна, имеющего относительно низкую среднюю плотность вещества (0,69 г/см3), Уран, а также Нептун, имеют более высокие средние плотности вещества, соответственно 1,27 г/см3 и 1,64 г/см3, поэтому крупные осколки могут подойти ближе к центрам таких планет, чем к центру диффузного Сатурна, где они испытывают более мощное влияние гравитации планеты. Более мощные приливные силы в случае ледяных гигантов позволяют разрушить эти объекты целиком, включая каменистое ядро, в то время как в случае Сатурна разрушению и последующему захвату на орбиту подвергается лишь ледяная оболочка объекта пояса Койпера.