Pierścienie Saturna mogą być szczątkami księżyca, który powędrował zbyt blisko, mówią naukowcy

Według naukowców słynne pierścienie Saturna mogą być następstwem księżyca, który został rozdarty przez grawitację planety. 

Badania, oparte na danych z ostatniego etapu misji NASA „Cassini”, sugerują, że Saturn mógł nie mieć pierścieni przez prawie całe swoje 4,5 mld-letnie istnienie. Ale około 160 milionów lat temu wewnętrzny księżyc pojawił się zbyt blisko giganta gazowego, powodując, że się rozpadł i namalował swoją własną orbitę na szlaku rozbitych lodowych fragmentów.

Hipotetyczny utracony księżyc został nazwany Chrysalis.

„Podobnie jak poczwarka motyla, ten satelita był długo uśpiony, jednak nagle stał się aktywny i pierścienie się pojawiły”, powiedział Jack Wisdom, profesor nauk o planetach w Instytucie Technologii w Massachusetts i główny autor badania.

Prof. Scott Tremaine z Instytutu Studiów Zaawansowanych w Princeton, który nie był zaangażowany w badania, opisał ustalenia jako „niezwykłe” ze względu na ich potencjał do rozwiązania kilku oddzielnych zagadek o Saturnie z „jedną śmiałą, ale wiarygodną hipotezą”.

Zespół Wisdom’a początkowo wyjaśnił, dlaczego Saturn jest przechylony o około 27 stopni na swojej osi. Modele teoretyczne wskazały, że przechylenie wynika  prawdopodobnie z uwięzienia Saturna w grawitacyjnym rezonansie z Neptunem. Jednak tego typu modele są często wrażliwe na niewielkie zmiany w szerokim zakresie zmiennych.

Gdy misja Cassini, która orbitowała wokół Saturna od 2004 do 2017 roku, wypełniła szczegółami wszystko, od wewnętrznego układu Saturna do dynamiki 83 księżyców planety, to  pierwotne wyjaśnienie się rozpadło. Te nowe szczegóły sugerowały, że Saturn w pewnym momencie w przeszłości wypadł poza zasięg Neptuna.

Doprowadziło to naukowców do poszukiwania potencjalnych zdarzeń zakłócających, które mogły to spowodować. Scenariusz „zatracony księżyc” zapewniał niespodziewanie schludne dopasowanie do danych. „Postaramy się wytłumaczyć przechylenie Saturna” – powiedział Wisdom. „Ale odkryliśmy, że musimy najpierw zaproponować dodatkową satelitę, a następnie się jej pozbyć”. 

Wisdom i jego koledzy uruchomili symulacje w celu określenia właściwości hipotetycznego księżyca. Sugerowały one, że między 100m a 200m lat temu Chrysalis wszedł do chaotycznej strefy orbitalnej i doświadczył wielu bliskich spotkań z księżycami Saturna – Japetem i Tytanem. W końcu zbliżył się do Saturna, a to dramatyczne spotkanie rozdarło księżyc na fragmenty, pozostawiając jego rozrzucone kawałki w czuwaniu.

Utrata Chrysalis wyjaśniłaby dzisiejsze przechylenie Saturna oraz obecność jego pierścieni. Byłby również zgodny z pomiarami właściwości chemicznych pierścieni, które datują je na około 100 milionów lat, ale które niektórzy odrzucili, ponieważ nie było jasne, jak pierścienie zmaterializowałyby się tak późno w historii planety. „Myślę, że dostarczamy całkiem przekonujący argument” – powiedział Wisdom.

„Nigdy nie będziemy wiedzieć na pewno, czy dodatkowy satelita był kiedyś obecny w systemie Saturna, ale wyjaśniając [kilka] zagadek z jednej hipotezy jest dość dobrym zwrotem inwestycji”, powiedział Tremaine.

Pierścienie Saturna ważą około 15 milionów trylionów kg i są wykonane prawie całkowicie z lodu – około 95% z nich to czysta woda, a reszta to skała i metale.