Proto-Tytan, tajemniczy Chrysalis i wielkie zderzenie. Astronomowie mają nową teorię pochodzenia pierścieni Saturna
Gdy Galileusz obserwował Saturna przez zbudowaną przez siebie lunetę, uznał, że planeta przypomina garnek z uszami. Dziś wiemy, że te „uszy” to rozciągające się na 280 tysięcy kilometrów cienkie lodowe pierścienie. Ich pochodzenie jest wciąż zagadką. Przede wszystkim dlatego, że są znacznie młodsze od samego Saturna.
W przypadku Jowisza i Saturna, dwóch największych gazowych planet Układu Słonecznego, często używa się określenia „układ”. To dlatego, że planety te wraz z ogromną liczbą swoich naturalnych satelitów stworzyły system podobny do planetarnego. Układ Saturna jest pełen zagadek. Bo jak to możliwe, że pierścienie tej planety, wydają się o bagatela cztery miliardy lat młodsze, niż powinny?
Cztery tajemnice Saturna
Geneza pierścieni to tylko jedna z zagadek Saturna. Naukowcy próbują odpowiedzieć też na inne pytania: skąd się bierze charakterystyczne kołysanie się planety? Było wiązane m.in. z ruchem Neptuna. Kolejne to: dlaczego trzeci co do wielkości księżyc Saturna, Japet, ma dziwnie nachyloną orbitę? W końcu: dlaczego Tytan, największy z księżyców Saturna, ma zaskakująco mało kraterów oraz ekscentryczną (owalną) orbitę?
Regularnie pojawiają się kolejne hipotezy dotyczące tych kwestii. Za jedną z nich stoi grupa badawcza kierowana przez dr. Matija Ćuka z SETI Institute w Kalifornii. Dr Ćuk specjalizuje się w dynamice orbitalnej i rotacyjnej ciał Układu Słonecznego.
Czy w układzie Saturna doszło do gigantycznego zderzenia?
Ekspert SETI przygląda się w swoich rozważaniach Tytanowi, zarówno jego odbiegającej od pozostałych satelitów orbicie, jak i niewielkiej liczbie kraterów uderzeniowych na powierzchni księżyca.
Jego zdaniem rozwiązaniem szeregu zagadek układu Saturna może być zderzenie wczesnego proto-Tytana z mniejszym obiektem, do czego miało dojść około 400 milionów lat temu. Mogło to zapoczątkować całą serię zdarzeń, które doprowadziły do powstania charakterystycznych pierścieni Saturna oraz zmieniły zarówno kołysanie planety, jak i orbity jej księżyców.
Księżyc Chrysalis: istniał czy nie?
– To zunifikowana teoria obejmująca wszystkie główne problemy związane z Saturnem. Mieliśmy pewne wyobrażenie o każdym z nich osobno, ale łączą się w jedną historię, którą można przetestować – przekonuje naukowiec.
W swoich analizach badacze uwzględnili hipotetyczny księżyc Saturna – Chrysalis – który po raz pierwszy pojawił się w teoriach astrofizycznych w 2022 roku. Tutaj musimy podkreślić: Chrysalis to modelowa hipoteza, nie obserwowany faktyczny obiekt. Dopóki hipoteza nie zostanie potwierdzona dodatkowymi danymi, księżyc ten pozostanie w sferze naukowych scenariuszy problemu powstania pierścieni i dynamiki układu Saturna.
Dramatyczny żywot hipotetycznego Chrysalisa
Istnienie takiego ciała niebieskiego, jak Chrysalis może wyjaśnić, dlaczego kołysanie Saturna nie jest, wbrew pierwotnym założeniom, powiązane z Neptunem. Według tej hipotezy Chrysalis został grawitacyjnie wyrzucony w stronę Saturna i rozpadł się, tworząc pierścienie, jednocześnie destabilizując kołysanie planety i orbitę trzeciego księżyca planety, Japeta. Jednak Ćuk i jego współpracownicy zauważyli, że w symulacjach najbardziej prawdopodobnym scenariuszem było zderzenie Chrysalis z Tytanem. Oznaczałoby to jednak, że pierścienie Saturna nie powstały z rozpadu Chrysalisa.
– Nasz zespół obliczył, co by się stało, gdyby Chrysalis rzeczywiście uderzył w Tytana. Okazało się, że taka kolizja ok. 400 milionów lat temu zatarłaby kratery na Tytanie i zmieniła jego ówczesną kolistą orbitę w eliptyczną, a także wywołała deszcz odłamków. Mniejszy księżyc Hyperion mógłby być fragmentem tych szczątków, co tłumaczyłoby, dlaczego jest znacznie młodszy od pozostałych księżyców Saturna – wyjaśnia naukowiec.
Księżyce obrócone w pył
Na tym nie koniec. Zmieniająca się orbita Tytana doprowadziłaby do destabilizacji małych wewnętrznych księżyców Saturna i kolejnych kolizji. Skutek: dalsze rozdrobnienie materiału z satelitów. I właśnie te drobne cząstki miałyby utworzyć znane nam pierścienie Saturna.
Na dowody mogące potwierdzić lub wykluczyć tę hipotezę będziemy musieli jednak poczekać. W 2028 roku powinna wystartować robotyczna misja Dragonfly, której celem jest zbadanie Tytana. „Ważka” zgodnie z planem trafi do układu Saturna w 2034 roku. Sonda może zebrać dane zdolne jednoznacznie określić pochodzenie pierścieni.
Źródło: ArXiv
Nasza autorka
Ewelina Zambrzycka-Kościelnicka
Dziennikarka i redaktorka zajmująca się tematyką popularnonaukową. Pisze przede wszystkim o eksploracji kosmosu, astronomii i historii. Związana z Centrum Badań Kosmicznych PAN oraz magazynami portali Gazeta.pl i Wp.pl. Ambasadorka Śląskiego Festiwalu Nauki. Współautorka książek „Człowiek istota kosmiczna”, „Kosmiczne wyzwania” i „Odważ się robić wielkie rzeczy”.