Почему у Юпитера четыре большие луны, а у Сатурна — одна: ученые нашли объяснение

Ученые из Киотского университета вместе с коллегами из других японских и китайских институтов предложили объяснение давней загадке Солнечной системы. Цифровое моделирование ранней эволюции двух газовых гигантов показало, почему у Юпитера есть четыре крупных спутника (Ио, Европа, Ганимед и Каллисто), а у Сатурна — лишь один сопоставимый с ними по размеру Титан. Этот дисбаланс астрономия не могла объяснить десятилетиями.

Загадка спутниковых систем

Юпитер и Сатурн — самые большие планеты Солнечной системы, но их спутниковые системы устроены принципиально по-разному. У Юпитера четыре галилеевых спутника, каждый из которых представляет собой целый мир: Ио покрыт вулканами, Европа скрывает подледный океан, Ганимед превосходит по размеру Меркурий, Каллисто — один из древнейших объектов Солнечной системы. У Сатурна же есть только один такой крупный спутник — Титан. Остальные его спутники значительно меньше. Эта асимметрия оставалась одной из нерешенных проблем планетологии.

Роль магнитного поля

Разгадка, согласно расчетам, кроется в магнитных полях молодых планет. Модель показала, что новорожденный Юпитер обладал исключительно мощным магнитным полем, которое выдавило внутри околопланетного диска так называемую магнитосферную полость. Авторы работы называют эту область своего рода «безопасной зоной». Именно она, вероятно, позволила гиганту перехватить и удержать будущие луны, пока те мигрировали сквозь диск. Магнитное поле Юпитера создавало барьер, который замедлял движение мигрирующих тел и позволял им оставаться на орбите.

У Сатурна поле оказалось слишком слабым, чтобы образовать подобное укрытие. Мигрирующие тела не задерживались рядом с планетой и уходили дальше. Единственным исключением стал Титан, которому каким-то образом все же удалось закрепиться на орбите.

Общее правило

Из модели следует более общее правило: миры размером с Юпитер и крупнее склонны обзаводиться компактными системами из нескольких больших лун, а планеты сатурнианского класса вряд ли способны удержать больше двух спутников значительного размера. Это означает, что разница в спутниковых системах объясняется не случайностью, а фундаментальными физическими процессами, связанными с магнитными полями планет на ранних стадиях их формирования.

Проверка гипотезы

Проверить эту гипотезу исследователи намерены на других планетах и экзолунах. Если связь между мощностью магнитного поля и числом крупных спутников подтвердится для других планетных систем, это станет важным шагом в понимании процессов формирования не только планет, но и их спутниковых систем. Новые наблюдения экзопланет и их лун помогут определить, является ли это правило универсальным, или же у Сатурна и Юпитера были особые условия, которые привели к такому различию.