Крошечные внутренние луны Сатурна напоминают громадные равиоли. Их захватывающую форму удалось запечатлеть с помощью космического аппарата Кассини. Впервые ученые из Бернского университета показали, как эти спутники сформировались. Своеобразные формы выступают естественным результатом столкновения между маленькими объектами одинакового размера.
В 2017 году Кассини отправил снимки, на которых крупным планом отображались причудливые объекты Пан и Атлас с диаметром в 30 км и формой летающих тарелок. Были заметны крупные хребты и выпуклые центры. Сразу же стал интересен процесс их формирования.
Прежде всего возникла мысль, что все дело в наращивании массы. Поэтому исследователи принялись проверять свою теорию. Первые простые тесты отлично срабатывали, но, когда приняли во внимание приливные силы, появились проблемы. Условия возле Сатурна особенные, потому что планета по массе превосходит нашу в 95 раз, а внутренние спутники вращаются на дистанции меньше половины показателя Луна-Земля. Таким образом создаются мощные приливы, разрывающие все на части. Именно поэтому луны не могли формироваться путем наращивания материала на единое ядро. Альтернативная модель называется пирамидальным режимом и предполагает, что спутники создавались путем слияния небольших лунных осколков, примерного размера.
Решив первоначальные проблемы, исследователи сумели протестировать пирамидальный режим. Результат показал, что столкновение привело именно к тем фигурам, что видны на изображениях Кассини. Приближение к лобовому столкновению приводит к сплюснутым объектам с крупными экваториальными хребтами, что заметно на Пане и Атласе. При ударах под наклонами видим удлиненные формы, напоминающие 90-километровый Прометей.
У лобовых столкновений высокая вероятность
Исходя из текущей орбиты лун и их орбитальной среды, ученые смогли вычислить, что скорость удара достигала около 10 м/с. Создавая модели в этом диапазоне для различных ударных углов, удалось получить различные стабильные формы, напоминающие равиоли или пельмени. Но это срабатывало для низких углов. Если же показатель превышал 10 градусов, то финальные формы теряли стабильность.
Интересно, что лобовые столкновения – не редкое явление. Считается, что крошечные внутренние спутники происходят из колец Сатурна – тонкий диск, расположенный в экваториальной плоскости планеты. Сатурн не выступает идеальной сферой, а немного приплюснут, что затрудняет отдаление объекта из этой узкой плоскости. Поэтому учащаются случаи лобовых столкновений.
Исследование сосредоточилось на небольших внутренних спутниках Сатурна, но ему удалось найти возможное объяснение давней тайны, касающейся Япета. Почему у этой луны наблюдается сплюснутая форма и ярко выраженный экваториальный хребет? Модель показывает, что в этом случае срабатывать вариант слияния лун сходного размера при близком угле наклона.