Юпітер і Сатурн — два найбільші світи Сонячної системи, однак їхні супутникові системи разюче відрізняються. Якщо навколо Юпітера обертаються одразу чотири великі супутники — Іо, Європа, Ганімед і Каллісто, то у Сатурна лише Титан виділяється своїми гігантськими розмірами. Нове дослідження міжнародної групи астрономів пропонує несподіване пояснення цієї різниці: вирішальну роль могла відіграти магнітна сила молодого Юпітера.
Загадка двох газових гігантів
Сьогодні відомо про понад 100 супутників Юпітера та більш ніж 280 супутників Сатурна. Попри таке вражаюче різноманіття, найбільші супутники цих планет сформувалися зовсім по-різному.
У Юпітера є чотири масивні супутники, серед яких Ганімед — найбільший супутник у всій Сонячній системі. Сатурн же фактично має лише одного справжнього «гіганта» — Титан, який посідає друге місце за розмірами після Ганімеда.
Ця відмінність давно цікавить учених. Обидві планети є газовими гігантами, тому логічно було очікувати, що їхні супутникові системи розвиватимуться за схожим сценарієм.
Комп’ютерні моделі повернулися в минуле
Команда дослідників із Японії та Китаю, до якої входили фахівці Кіотського університету, вирішила змоделювати ранні етапи існування Юпітера та Сатурна.
За допомогою сучасних комп’ютерних симуляцій науковці відтворили внутрішню будову молодих планет, простежили зміну їхніх магнітних полів та змоделювали поведінку так званих навколопланетних дисків — величезних хмар газу й пилу, з яких поступово народжуються супутники.
Крім цього, спеціальні моделі дозволили відстежити, як новонароджені супутники змінювали свої орбіти протягом мільйонів років.
Магнітне поле Юпітера стало природним щитом
Результати показали, що молодий Юпітер мав надзвичайно потужне магнітне поле. Саме воно створило всередині навколопланетного диска особливу порожнину — магнітосферну область, де умови для руху майбутніх супутників суттєво відрізнялися від решти диска.
Ця своєрідна «безпечна зона» дозволила великим супутникам не лише сформуватися, а й уникнути небезпечної міграції всередину планети. Саме завдяки цьому могли зберегтися Іо, Європа та Ганімед.
Сатурну такого захисту не вистачило
Ситуація із Сатурном виявилася іншою. Згідно з моделями, його магнітне поле було значно слабшим і не змогло сформувати аналогічну захисну область у навколопланетному диску.
У результаті великі супутники, що виникали поблизу планети, поступово зміщувалися всередину диска й не могли закріпитися на стабільних орбітах. Це могло призвести до їхнього поглинання або руйнування ще на ранніх етапах розвитку системи. Саме тому серед великих супутників Сатурна фактично залишився лише Титан.
Новий погляд на формування супутників
Отримані результати можуть допомогти пояснити не лише історію Сонячної системи, а й процеси формування планетних систем у Всесвіті.
Дослідники припускають, що планети, маса яких близька до Юпітера або перевищує її, зазвичай повинні формувати компактні системи з кількома великими супутниками. Натомість газові гіганти, подібні за масою до Сатурна, найімовірніше, матимуть лише один або два великі супутники.
Що це означає для пошуку екзосупутників
Нова модель також може стати важливим інструментом для майбутніх астрономічних досліджень. Під час пошуку екзопланет і потенційних екзосупутників астрономи зможуть враховувати силу магнітного поля молодих газових гігантів як один із ключових факторів, що визначає майбутню кількість і розміри їхніх супутників.
У майбутньому команда планує застосувати свою теорію до інших супутникових систем Сонячної системи, а також до можливих екзосупутників, які можуть бути відкриті біля далеких планет. Це дозволить перевірити, наскільки універсальним є запропонований механізм формування великих супутників.