Кубанский государственный технологический университет

В кольцах Сатурна обнаружились крупные комки

03-10-2011
Эффект пропеллера, порожденный микроспутником внутри кольца Сатурна. Данный пример — наиболее выраженный из четырех обнаруженных. Стрелки указывают ориентацию пропеллера на снимке (фото: NASA/JPL/Space Science Institute)

На снимках колец Сатурна, сделанных два года назад межпланетной станцией «Кассини», обнаружены крошечные спутники планеты диаметром порядка ста метров, не замеченные ранее. Предположение о существованиии подобных микроспутников уже выдвигалось.

Когда понижается уровень моря, отдельные острова неожиданно соединяются между собой перемычками, а потом и вовсе сливаются в единое пространство суши. Нечто отдаленно похожее происходит сейчас в наблюдательной астрономии.

По мере совершенствования астрономической техники мы всё чаще становимся свидетелями усложнения и размывания классификации астрономических объектов. Там, где раньше объекты четко делились на категории, вдруг появляются промежуточные, переходные формы. Между планетами и звездами поселились коричневые карлики (см. Впервые измерена масса коричневого карлика, «Элементы», 17.03.2006), кометы пытаются породниться с астероидами (см. Астероиды и кометы — близкие родственники?, «Элементы», 28.03.2006), а вот теперь выясняется, что разрыв между кольцами Сатурна и его спутниками тоже постепенно заполняется.

Долгое время считалось, что объекты, обращающиеся вокруг Сатурна, делятся на два класса. Один класс представлен частицами и обломками размером от долей сантиметра до десятка метров, из которых состоят кольца. По отдельности они не видны, так что об их размерах судят лишь по косвенным признакам. К другому классу относятся крупные спутники размером от десятков до тысяч километров, обращающиеся подальше от планеты.

Первый признак размывания классификации появился еще в 1990 году, когда был открыт 30-километровый спутник Пан, орбита которого лежит хотя и у самого края, но всё же в пределах кольца А — одного из самых широких среди колец Сатурна. Следующим шагом стало открытие после 2000 года целого семейства спутников поперечником всего несколько километров. Некоторые из них находятся совсем недалеко от колец, а один — Дафнис, размером 7 км, — как и Пан, движется в пределах кольца А. Вдоль своих орбит Пан и Дафнис вымели все мелкие частицы, образовав в кольцах узкие щели.

И вот на днях специалисты, анализирующие снимки, сделанные станцией «Кассини», окончательно заделали брешь между двумя классами обращающихся вокруг Сатурна объектов. Они обнаружили присутствие в кольцах объектов размером порядка сотни метров. Интересно, что нашли их на снимках, сделанных почти два года назад, а именно 1 июля 2004 года, когда станция входила в систему Сатурна. В тот день она прошла ближе всего к кольцам планеты, и полученные снимки — самые детальные. Но микроспутники удалось заметить на них только сейчас, поскольку они очень слабо контрастируют с общим фоном колец и находятся на грани шумов камеры «Кассини».

Собственно, увидеть удалось даже не сами микроспутники, а так называемый «эффект пропеллера» — характерное возмущение, вызываемое ими в кольцах Сатурна (см. рис.). Этот эффект уверенно предсказывается при численном моделировании движения небольшого спутника внутри тонкого диска, обращающегося вокруг планеты. Аналогичное явление наблюдается в моделях движения планетезималей внутри протопланетного газопылевого диска (см. Существование планет-гигантов не находит объяснения, «Элементы», 22.03.2006).

На этой иллюстрации видно, насколько мал масштаб замеченного эффекта (фото: NASA/JPL/Space Science Institute)

Микроспутники в кольцах Сатурна слишком малы, чтобы порождать в кольцах щели, подобно Пану и Дафнису, однако на то, чтобы вызвать характерную концентрацию вещества впереди и позади себя, их массы хватает. На данный момент на очень небольшом участке кольца выявлено четыре миркроспутника. Экстраполируя этот результат на всю площадь колец, специалисты NASA предполагают, что общее число таких объектов составляет около 10 миллионов.

Но сегодня среди астрономов нет единства по вопросу о происхождении колец Сатурна. Согласно одной из гипотез, кольца являются остатками протопланетного облака, из которого образовалась Солнечная система. Другая гипотеза предполагает, что это обломки бывшего крупного спутника Сатурна, который разрушился в результате катастрофического столкновения или, что выглядит более реалистично, был разорван приливными силами, когда его орбита слишком сильно приблизилась к планете.

Существование в кольцах объектов промежуточной массы говорит в пользу гипотезы позднего возникновения колец Сатурна. По мнению специалистов, очень трудно представить, чтобы за счет аккреции могли образоваться тела таких промежуточных размеров.

Александр Сергеев

Источник: Cassini Finds 'Missing Link' Moonlet Evidence in Saturn's Rings, NASA/JPL/Space Science Institute, 29.03.2006.

‹‹