Pierścienie Saturna mogły powstać w wyniku kosmicznej katastrofy

Pierścienie Saturna to jeden z najbardziej rozpoznawalnych elementów Układu Słonecznego. Chociaż inne planety również posiadają systemy pierścieni, nie są one tak efektowne i rozbudowane, jak te otaczające szóstą planetę od Słońca. Ich powstanie od wielu lat stanowi zagadkę dla naukowców - na łamach czasopisma "The Astrophysical Journal" ukazały się wyniki badania, które może pomóc nam w zrozumieniu, skąd się wzięły.

Aby poznać historię pierścieni, badacze z NASA wykorzystali dane zebrane podczas misji Cassini, która w latach 2004-2017 patrolowała okolice Saturna. Pobrała ona próbki pierścieni - jak się okazało, składały się głównie z niepokrytego pyłem lodu, co oznaczało, że z astronomicznego punktu widzenia były bardzo młode. Naukowcy postawili hipotezę badawczą, że źródłem pierścieni mogła być stosunkowo niedawna kolizja pomiędzy dwoma lodowymi światami.

Zespół badawczy zwrócił się do ośrodka superkomputerowego DiRAC na Uniwersytecie Durham w Wielkiej Brytanii. Przeprowadzono w nim prawie 200 symulacji pokazujących, jak mogły wyglądać kolizje między księżycami. Badanie pokazało, że istniało wiele scenariuszy, które kończyły się rozproszeniem lodowych okruchów w obrębie tzw. granicy Roche'a - jest to minimalna odległość, na jaką małe ciało może zbliżyć się do większego, bez rozerwania przez siły grawitacji.

- Ten scenariusz naturalnie prowadzi do powstania lodowych pierścieni - tłumaczył Vincent Eke z Uniwersytetu Durham, współautor artykułu. - Kiedy takie światy zderzają się ze sobą, pokrywające je lód pod wpływem uderzenia kruszy się znacznie łatwiej niż skalne jądra w ich wnętrzach.

Co było przyczyną kosmicznej kolizji? Według naukowców winna mogła być grawitacja Słońca. W odpowiedniej konfiguracji, przyciąganie może wywołać "rezonans", który wydłuża i przechyla okrągłe, płaskie orbity, czasami nakierowując ciała na kurs kolizyjny. Przykładowo, księżyc Saturna Rea krąży dookoła planety tuż poza punktem, w którym mógłby napotkać taki rezonans. Podobnie jak nasz Księżyc, satelity Saturna oddalają się od planety, zatem gdyby Rea była starożytna, jej orbita nosiłaby ślady destabilizacji. Jest ona jednak okrągła i płaska, co sugeruje, że Rea uformowała się niedawno.

Jak wyjaśnili naukowcy, lodowe i skalne odłamki prawdopodobnie rozproszyły się po całym systemie Saturna, potencjalnie powodując całą kaskadę zderzeń. Mogło to wpłynąć na położone dalej od planety ciała niebieskie, które w ten sposób przekształciły się w znane nam dzisiaj księżyce.

- Jest tak wiele rzeczy, których wciąż nie wiemy o systemie Saturna, w tym o jego księżycach, na których być może znajdują się środowiska odpowiednie dla życia - tłumaczył Jacob Kegerreis z Centrum Badawczego Josepha Amesa, współautor analizy. - To ekscytujące, że możemy wykorzystywać zaawansowane symulacje do szczegółowego zbadania, w jaki sposób mogły one ewoluować - dodał ekspert.