Unazat dhe pjerrësia e Saturnit mund të jenë produkt i një hëne të lashtë

Duke u rrotulluar rreth ekuatorit të planetit, unazat e Saturnit janë një shenjë e vdekur që planeti rrotullohet në një anim. Gjiganti me rrip rrotullohet në një kënd prej 26.7 gradë në krahasim me rrafshin në të cilin rrotullohet rreth diellit. Astronomët kanë dyshuar prej kohësh se kjo pjerrësi vjen nga ndërveprimet gravitacionale me fqinjin e tij Neptunin, pasi animi i Saturnit paraprihet, si një majë rrotulluese, pothuajse në të njëjtin ritëm si orbita e Neptunit.

Por një studim i ri modelimi nga astronomët në MIT dhe gjetkë ka zbuluar se, ndërsa dy planetët mund të kenë qenë dikur në sinkronizim, Saturni që atëherë i ka shpëtuar tërheqjes së Neptunit. Çfarë ishte përgjegjëse për këtë riorganizim planetar? Ekipi ka një hipotezë të testuar me përpikëri: një hënë e humbur.

Në një studim të publikuar sot në Science, ekipi propozon që Saturni, i cili sot pret 83 hëna, dikur kishte të paktën një tjetër, një satelit shtesë që ata e quanin Chrysalis. Së bashku me vëllezërit e motrat e saj, sugjerojnë studiuesit, Chrysalis rrotulloi Saturnin për disa miliarda vjet, duke e tërhequr dhe tërhequr planetin në një mënyrë që mbante animin ose “pjerrësinë” e tij në rezonancë me Neptunin.

Por rreth 160 milionë vjet më parë, vlerëson ekipi, Chrysalis u bë e paqëndrueshme dhe iu afrua shumë planetit të saj në një takim kullotjeje që e shkëputi satelitin. Humbja e hënës ishte e mjaftueshme për të hequr Saturnin nga kontrolli i Neptunit dhe për ta lënë atë me animin e sotëm.

Për më tepër, studiuesit supozojnë, ndërsa shumica e trupit të copëtuar të Chrysalis mund të ketë pasur ndikim me Saturnin, një pjesë e fragmenteve të tij mund të kishin mbetur pezull në orbitë, duke u thyer përfundimisht në copa të vogla akulli për të formuar unazat e nënshkrimit të planetit.

Prandaj, sateliti i munguar mund të shpjegojë dy mistere të kahershme: animin e sotëm të Saturnit dhe moshën e unazave të tij, të cilat më parë vlerësoheshin të ishin rreth 100 milionë vjet të vjetra – shumë më të reja se vetë planeti.

“Ashtu si krizali i një fluture, ky satelit ishte i fjetur prej kohësh dhe befas u bë aktiv dhe unazat u shfaqën”, thotë Jack Wisdom, profesor i shkencave planetare në MIT dhe autori kryesor i studimit të ri.

Bashkautorët e studimit përfshijnë Rola Dbouk në MIT, Burkhard Militzer nga Universiteti i Kalifornisë në Berkeley, William Hubbard në Universitetin e Arizonës, Francis Nimmo dhe Brynna Downey nga Universiteti i Kalifornisë në Santa Cruz dhe Richard French nga Kolegji Wellesley.

Në fillim të viteve 2000, shkencëtarët parashtruan idenë se boshti i anuar i Saturnit është rezultat i bllokimit të planetit në një rezonancë, ose lidhje gravitacionale, me Neptunin. Por vëzhgimet e marra nga anija kozmike Cassini e NASA-s, e cila orbitoi Saturnin nga viti 2004 në 2017, i dhanë një kthesë të re problemit. Shkencëtarët zbuluan se Titani, sateliti më i madh i Saturnit, po migronte larg Saturnit me një klip më të shpejtë se sa pritej, me një shpejtësi prej rreth 11 centimetra në vit. Migrimi i shpejtë i Titanit dhe tërheqja e tij gravitacionale, i çuan shkencëtarët në përfundimin se hëna ka të ngjarë të jetë përgjegjëse për animin dhe mbajtjen e Saturnit në rezonancë me Neptunin.

Por ky shpjegim varet nga një e panjohur kryesore: momenti i inercisë së Saturnit, që është mënyra se si shpërndahet masa në brendësi të planetit. Pjerrësia e Saturnit mund të sillet ndryshe, në varësi të faktit nëse lënda është më e përqendruar në thelbin e tij ose drejt sipërfaqes.

“Për të bërë përparim në problemin, ne duhej të përcaktonim momentin e inercisë së Saturnit,” thotë Wisdom.

Në studimin e tyre të ri, Wisdom dhe kolegët e tij kërkuan të përcaktonin momentin e inercisë së Saturnit duke përdorur disa nga vëzhgimet e fundit të marra nga Cassini në “Finalen e Madhe”, një fazë e misionit gjatë së cilës anija kozmike bëri një qasje jashtëzakonisht të afërt për hartimin e saktë. fusha gravitacionale rreth të gjithë planetit. Fusha gravitacionale mund të përdoret për të përcaktuar shpërndarjen e masës në planet.

Wisdom dhe kolegët e tij modeluan brendësinë e Saturnit dhe identifikuan një shpërndarje të masës që përputhej me fushën gravitacionale që vëzhgoi Cassini. Çuditërisht, ata zbuluan se ky moment i identifikuar rishtazi i inercisë e vendosi Saturnin afër, por vetëm jashtë rezonancës me Neptunin. Planetët mund të kenë qenë dikur të sinkronizuar, por nuk janë më.

“Më pas ne shkuam të gjurmojmë mënyra për ta nxjerrë Saturnin nga rezonanca e Neptunit”, thotë Wisdom.

Ekipi fillimisht kreu simulime për të evoluar dinamikën orbitale të Saturnit dhe hënave të tij prapa në kohë, për të parë nëse ndonjë paqëndrueshmëri natyrore midis satelitëve ekzistues mund të kishte ndikuar në animin e planetit. Ky kërkim doli bosh.

Pra, studiuesit rishqyrtuan ekuacionet matematikore që përshkruajnë precesionin e një planeti, që është mënyra se si boshti i rrotullimit të një planeti ndryshon me kalimin e kohës. Një term në këtë ekuacion ka kontribute nga të gjithë satelitët. Ekipi arsyetoi se nëse një satelit hiqej nga kjo shumë, mund të ndikojë në precesionin e planetit.

Pyetja ishte, sa masiv do të duhej të ishte ai satelit dhe çfarë dinamike do t’i nënshtrohej për të nxjerrë Saturnin nga rezonanca e Neptunit?

Wisdom dhe kolegët e tij kryen simulime për të përcaktuar vetitë e një sateliti, të tilla si masa e tij dhe rrezja orbitale, dhe dinamika orbitale që do të kërkohej për të rrëzuar Saturnin nga rezonanca.

Ata arrijnë në përfundimin se animi aktual i Saturnit është rezultat i rezonancës me Neptunin dhe se humbja e satelitit, Chrysalis, i cili ishte afërsisht sa madhësia e Iapetus, hëna e tretë më e madhe e Saturnit, e lejoi atë të shpëtonte nga rezonanca.

Diku midis 200 dhe 100 milion vjet më parë, Chrysalis hyri në një zonë orbitale kaotike, përjetoi një numër takimesh të afërta me Iapetus dhe Titan dhe përfundimisht iu afrua shumë Saturnit, në një takim kullotjeje që e grisi satelitin, duke lënë një pjesë të vogël. për të rrethuar planetin si një unazë e shpërndarë nga mbeturinat.

Humbja e Chrysalis, zbuluan ata, shpjegon precesionin e Saturnit dhe animin e tij të sotëm, si dhe formimin e vonë të unazave të tij.

“Është një histori mjaft e mirë, por si çdo rezultat tjetër, do të duhet të shqyrtohet nga të tjerët,” thotë Wisdom. “Por duket se ky satelit i humbur ishte thjesht një krizali, që priste të kishte paqëndrueshmërinë e tij.”