Nowe badania sugerują, że słynne pierścienie Saturna i dwa z jego dużych księżyców, Tytan i Hyperion, mogły powstać w wyniku kataklizmicznego zderzenia dwóch starożytnych protomonów setki milionów lat temu. Wyniki opublikowane w Planetary Science Journal podważają długo utrzymywane założenia dotyczące stabilności układu Saturna i oferują przekonujące wyjaśnienie jego nieoczekiwanie młodego wieku.
Młody i pełen problemów układ Saturna
Od dziesięcioleci naukowców zaskakuje stosunkowo niedawne powstawanie pierścieni Saturna, które według szacunków miało miejsce zaledwie kilkaset milionów lat temu. To zaskakująco wcześnie, biorąc pod uwagę 4,5 miliarda lat historii planety. Nowy model sugeruje, że ta młodzież nie jest anomalią, ale raczej dowodem dramatycznej restrukturyzacji, która zmieniła cały system.
Kluczem do tej teorii jest dziwaczna orbita Hyperiona, małego, nieregularnego księżyca zarejestrowanego w rezonansie orbitalnym 4:3 z Tytanem. Symulacje pokazują, że Tytan przesunął się na zewnątrz o około 4–5%, odkąd oba księżyce zostały powiązane grawitacyjnie. Sugeruje to, że obecna konfiguracja nie jest prymitywna, ale jest wynikiem ostatnich dynamicznych zmian.
Zaginiony księżyc i wschód Tytana
Zespół badawczy kierowany przez Matiję Zukę z Instytutu SETI sugeruje, że pomiędzy Tytanem a Japetusem istniał kiedyś trzeci średniej wielkości księżyc, nazwany „proto-Hyperionem”. W miarę rozszerzania się orbity Tytana, ten dodatkowy księżyc pogrążył się w chaosie i ostatecznie zderzył się z Tytanem.
Ta kolizja nie byłaby odosobnionym wydarzeniem. Zniszczyłoby to długotrwały rezonans spinowo-orbitalny pomiędzy Saturnem a planetami, zmieniając nachylenie planety. Gruz po uderzeniu mógł osadzić się w dzisiejszym Hyperionie, co wyjaśnia jego niską gęstość i porowatą, grudkowatą strukturę.
Tworzenie się pierścieni i niestabilność systemu
Niestabilność nie ograniczała się do zewnętrznego układu Saturna. Naukowcy spekulują, że wzburzony Tytan może zdestabilizować wewnętrzne księżyce Saturna poprzez interakcje rezonansowe. Zderzenia i ponowna akrecja między tymi księżycami mogły stworzyć materiał, z którego powstał współczesny układ pierścieni. To łączy młody wiek pierścieni z tym samym wydarzeniem, które stworzyło Hyperiona i przekształciło system zewnętrzny.
Dowody i przyszłe testy
Niezależne dowody, w tym masa i skład pierścieni, wskazywały już na młody wiek. Nowy model zapewnia wiarygodny mechanizm tego niedawnego działania. Symulacje przeprowadzone przez zespół pokazują, że takie zderzenia zdarzają się często w odpowiednich warunkach, a konsekwencje odpowiadają obserwowanym nachyleniom orbit i mimośrodom księżyców Saturna.
„Hyperion, najmniejszy z dużych księżyców Saturna, dał nam najważniejszą wskazówkę dotyczącą historii układu” – powiedział dr Tsuk.
Aby przetestować ten scenariusz, potrzebne będą przyszłe dane orbitalne, geofizyczne i geologiczne – zwłaszcza z misji mających na celu księżyce Saturna. Jednakże, jak podsumowują autorzy, coraz więcej dowodów wskazuje na dynamicznie aktywny i stosunkowo młody układ Saturna, ukształtowany przez niedawne, dramatyczne wydarzenia.
