Спутники планет образовались из колец

Долгое время считалось, что формирование всех планетных спутников проходит по одному из трех сценариев. Это либо столкновение космических тел, либо гравитационный захват более мелкого тела, либо формирование одновременно с планетой из протопланетного облака. Недавно французские астрономы Орельен Крида и Себастьян Шарно выработали четвертую теорию.

Ученых заинтересовало, почему большинство спутников в нашей системе имеет тем большие размеры, чем дальше они расположены от своей планеты. Если речь идет о формировании из протопланетного облака или гравитационном захвате, то это никак не может объяснить подобную неравномерность. Скажем, более массивный Фобос ближе к Красной планете, чем более легкий Деймос. А столкновения, в свою очередь, не могли обеспечить появление спутников у газовых гигантов.

Читайте также: Сатурн и Юпитер сформировали планеты

Компьютерное моделирование развития колец вокруг планет Солнечной системы на раннем этапе их существования привело исследователей к весьма неожиданным выводам. Во-первых, масса этих колец оказалась слишком велика по сравнению с нынешней. Так, Земля, оказывается, была окружена кольцом, масса которого составляла до 2,5 процентов от ее собственного веса. Для сравнения напомним, что масса Луны в наше время составляет всего лишь 0,0123 земной: выходит, кольцо вокруг Земли в ту отдаленную эпоху было вдвое массивнее, чем спутник.

Правда, у других планет кольца были еще большей величины. К примеру, кольца Урана "весили" в 400 раз больше современных колец Сатурна. У Нептуна масса колец была в два раза тяжелее, чем у Урана. А что касается Сатурна, то вес его колец превышал нынешний… в 5 000 раз! Даже у Плутона имелось "колечко" массой до 20 процентов от собственной массы планеты. По всей вероятности, из его материала и образовался в свое время спутник Плутона Харон, полагают специалисты.

Крида и Шарно выдвинули гипотезу о том, что спутники могли формироваться из околопланетного кольца в регионе, расположенном неподалеку от предела Роша — минимального радиуса круговой орбиты, на котором меньшее по размеру небесное тело не разрушается под воздействием гравитации центрального объекта. Как раз там сила взаимного притяжения составляющих кольцо обломков превышала силу гравитационного притяжения самой планеты.

Когда за счет снижения орбитальной скорости в столкновениях с притягиваемыми обломками накапливалась определенная масса, новообразовавшийся спутник мигрировал за предел Роша, и только после этого в данной зоне могло начаться формирование следующего спутника. Ведь если бы тот начал формироваться раньше, то его могла бы захватить гравитация более массивного "предшественника".

Таким образом, каждый последующий спутник удалялся от предела Роша, оставляя все меньше материи для формирования "преемника". В результате позднее сформировавшиеся спутники оказались ближе к своим планетам, а по размерам они были меньше тех, что находятся на более удаленных дистанциях.

По мнению экспертов, именно из околопланетного кольца некогда возникла Луна. Согласно теории "Большого всплеска", выдвинутой в 1975 году американскими астрофизиками Элом Камероном, Уильямом Вардом, Уильямом Хартманном и Дональдом Дэвисом, на заре формирования Солнечной системы (примерно 4,6 миллиарда лет назад) произошло столкновение между Землей и планетой Тейя. Это гипотетическое небесное тело размером с Марс было названо современными астрофизиками в честь мифологического персонажа Тейи — одной из сестер-титанид, матери Гелиоса, Эос и Селены (богини Луны). Предположительно Тейя находилась в точке Лагранжа L4, расположенной на орбите Земли.

Затем под влиянием гравитационных сил Земли и Солнца она перешла на хаотическую орбиту и, приблизившись к Земле, буквально врезалась в нее. Произошел взрыв, после которого Тейя разлетелась на осколки. На орбиту был выброшен материал, из которого потом образовался наш спутник. А вот с Венерой и Меркурием подобного не происходило, так как, согласно модели, значимых колец у них никогда не было.

Правда, некоторые специалисты считают, что модель Крида и Шарно имеет слабые места. Так, она неверна по отношению к спутникам Юпитера, а также спутникам Сатурна Япету и Титану, которые, как показывают исследования, могли быть сформированы напрямую из протопланетного облака.

Читайте также: У Земли есть тысячи невидимых лун

Астрофизики полагают, что имеется и еще одно объяснение такого положения дел: чем массивнее планета-гигант (в нашей системе таковыми являются Юпитер и Сатурн), тем быстрее происходило ее формирование, а значит, с большей вероятностью она могла первой захватить тела, образовавшиеся одновременно с ней из протопланетного диска, и превратить их в спутники.

Все самое интересное читайте в рубрике "Наука и техника"