< На пыльных тропинках сверхдальних планет останутся наши следы

Кольцо F Сатурна меняется прямо у нас на глазах

По сравнению с возрастом Солнечной системы (~4.5 млрд. лет) несколько десятилетий – почти ничто. Большинство небесных тел (планет и их спутников) очень мало меняются даже на протяжении десятков миллионов лет. Поэтому объекты, подверженные быстрым изменениям, привлекают внимание ученых и становятся важной целью для исследований. Одним из таких динамичных объектов являются кольца Сатурна.

---

Владислава Ананьева

Особенно быстро меняется узкое и хаотичное кольцо F. Сравнение свойств этого кольца, полученных «Вояджерами», с наблюдениями последних лет, проведенными «Кассини», показывает резкое уменьшение количества ярких сгустков. Если «Вояджеры» видели 2-3 ярких сгустка всякий раз, когда наблюдали кольцо F, «Кассини» удалось только дважды поймать подобные сгустки за 6 лет работы. 

Если остальные кольца Сатурна демонстрируют заметные изменения на протяжении десятилетий, то кольцо F может меняться на протяжении дней и даже часов. Поиск причин этих изменений является одной из главных целей для ученых, изучающих кольца.

«Кольцо F выглядело явно по-разному во время пролетов «Вояджеров» и в эпоху «Кассини», – сказал Роберт Френч (Robert French) из Института SETI в Маунтин-Вью, Калифорния. – Это загадка, перед которой невозможно устоять».

Исследователи предположили, что яркие сгустки в кольце F вызваны столкновениями с его наиболее плотной частью небольших спутничков размерами около 5 км, чьи траектории проходят рядом с кольцом и пересекают его орбиту. Уменьшение количества сгустков вызвано уменьшением количества этих спутников, случившимся в период между пролетами «Вояджеров» и прилетом «Кассини». А отвечает за исчезновение спутников более крупный спутник Сатурна Прометей. 

Кольцо F вращается вокруг Сатурна в особом месте, очень близком к пределу Роша. Ближе предела Роша приливные силы со стороны планеты разорвут любой рыхлый спутник, дальше предела Роша силы взаимного притяжения частиц становятся больше приливных сил, и частицы кольца собираются в единое тело. 

«Вещество на этом расстоянии от Сатурна не может решить, остаться ли ему в виде кольца или собраться в спутник, – сказал Френч. – Прометей иногда заходит в кольцо F и добавляет там столпотворения, перемешивая частицы кольца. В результате маленькие рыхлые спутнички то образуются, то вновь разрушаются».

Каждые 17 лет орбита Прометея выравнивается с орбитой кольца F, в эти моменты его влияние становится особенно сильным. Ученые предполагают, что это периодическое усиление влияния способствует образованию множества новых спутничков. Спутнички периодически влетают в кольцо F, как машины в голливудских боевиках с преследованием, сталкиваются с частицами кольца и вызывают появление ярких сгустков. С течением времени количество сгустков становится все меньше, поскольку маленькие рыхлые спутники постепенно разрушаются во время столкновений. 

Эту гипотезу легко можно проверить. «Вояджеры» пролетели через систему Сатурна спустя несколько лет после очередного выравнивания орбиты Прометея с кольцом F, произошедшего в 1975 году. Следующее выравнивание орбит происходило в 1992 и 2009 годах. Если гипотеза верна, то через несколько лет количество ярких сгустков в кольце F Сатурна снова должно сильно вырасти.

Исследование Роберта Френча с коллегами было опубликовано в журнале Icarus 15 июля 2014 года.

---