Найбільший супутник Сатурна Титан довгий час вважали майже «консервованим» уламком ранньої Сонячної системи — світом, що зберіг первісні риси з часів формування планет. Але нове дослідження пропонує значно драматичніший сценарій: Титан може бути вцілілим фрагментом зіткнення двох давніх супутників, яке сталося відносно недавно — за космічними мірками.
Ба більше, ця подія могла також запустити процес утворення знаменитих кілець Сатурна.
Орбітальний «замок», який зберіг сліди катастрофи
Ключ до нової гіпотези — у дивному орбітальному зв’язку між Титаном і меншим супутником Hyperion. Вони перебувають у так званому орбітальному резонансі — гравітаційному «замку», що синхронізує їхній рух.
Астроном SETI Institute Матія Чук (Matija Ćuk) реконструював цю конфігурацію і дійшов висновку: такий зв’язок міг сформуватися лише 400–500 мільйонів років тому. Це дуже «свіжий» термін у масштабах Сонячної системи, якій понад 4,5 мільярда років.
Отже, Титан не міг спокійно обертатися навколо Сатурна з моменту його народження — щось суттєво змінило його орбіту.
Дані Cassini перевернули стару картину
Місію Cassini–Huygens, яка понад 13 років досліджувала Сатурн і його супутники, можна назвати переломним моментом. Під час фінального етапу польоту апарат зібрав точні дані про внутрішню будову планети.
З’ясувалося, що вісь обертання Сатурна коливається інакше, ніж вважалося раніше. Це зруйнувало стару теорію, згідно з якою нахил планети пояснювався гравітаційним впливом Нептуна. А разом із нею похитнулася й проста модель походження кілець.
Одна з нових ідей припустила існування ще одного супутника, який згодом наблизився до Сатурна настільки, що був розірваний його гравітацією — саме так могли утворитися кільця.
Зниклий супутник і смертельне зближення
Проте моделювання показало інший сценарій: перш ніж цей «приречений» супутник досяг би критичної відстані, його міг перехопити Титан. У більшості розрахунків саме він ставав учасником гігантського зіткнення.
Уламки після такого удару могли залишитися на орбіті й згодом сформувати Гіперіон — супутник із хаотичним обертанням, який і сьогодні виглядає нестабільним і «побитим». Якщо це так, Титан — не стародавній «фосил», а продукт масивного злиття.
Чому на Титані так мало кратерів?
Поверхня Титана дивує відносно невеликою кількістю ударних кратерів. Раніше це пояснювали активною геологією та атмосферою, що частково «згладжує» сліди зіткнень.
Але якщо приблизно 500 мільйонів років тому стався гігантський удар, він міг повністю «перезапустити» поверхню супутника. Потужне виділення енергії розігріло б кору, стерло старі кратери й змінило геологічну структуру. До зіткнення Титан, ймовірно, нагадував більш кратерований і сухий світ — подібний до Каллісто, супутника Юпітера.
Титан і досі «тікає» від Сатурна
Спостереження показують, що Титан поступово віддаляється від Сатурна — і швидше, ніж очікували вчені. Його орбіта також має витягнуту форму (ексцентриситет), яка поступово згладжується припливними силами.
Поєднання цих факторів свідчить: сильне гравітаційне збурення сталося відносно недавно — менш ніж мільярд років тому.
Кільця Сатурна — побічний ефект катастрофи?
Якщо після серії зіткнень уламки менших супутників почали падати ближче до планети, вони могли опинитися в межах так званої межі Роша — відстані, де гравітація Сатурна не дозволяє уламкам злипнутися в новий супутник.
Саме з такого матеріалу й могли сформуватися кільця. Дані Cassini свідчать, що їхня маса відносно невелика, а вік може становити близько 100 мільйонів років — що добре узгоджується зі сценарієм недавньої космічної перебудови.
Перевірка теорії: місія Dragonfly
Остаточну відповідь може дати місія Dragonfly, запуск якої планується з посадкою на Титан наприкінці 2034 року. Апарат досліджуватиме різні ділянки поверхні, аналізуватиме хімію й геологію. Якщо вчені знайдуть ознаки глибокого перемішування шарів, незвичні типи порід або «втрачені» поля кратерів — це стане сильним аргументом на користь гіпотези гігантського зіткнення.
Сатурн як система, що пережила «перезавантаження»
Від орбітального резонансу Гіперіона до молодого віку кілець — усе більше фактів натякають, що система Сатурна пережила масштабну перебудову в недалекому минулому.
Якщо нова модель підтвердиться, Титан постане не як спокійний свідок народження планет, а як світ, що виник із хаосу — і, можливо, саме завдяки катастрофі отримав умови, які сьогодні роблять його одним із найцікавіших об’єктів для пошуку хімії, близької до зародження життя.
Результати дослідження опубліковано в журналі The Planetary Science Journal.