Два полушария Урана и система его колец на снимках телескопа Keck / ©Lawrence Sromovsky, University of Wisconsin-Madison, W.W. Keck Observatory

Уран вращается практически на боку, и новая модель объясняет это влиянием крупного спутника, который в конце концов разрушился и упал на планету. Если идея верна, то сегодня через аналогичный процесс проходят Юпитер и Сатурн.

Уран и Нептун — самые дальние из планет Солнечной системы. Это ледяные гиганты, которые в основном состоят из разных видов льда: водного, метанового, аммиачного. Кроме того, Уран выделяется уникальной особенностью движения в пространстве. Ось его вращения наклонена относительно плоскости орбиты очень сильно, почти на 98 градусов. Если Землю и другие планеты можно сравнить с кружащимися волчками, то Уран — скорее катящийся шар, что определяет необычное чередование сезонов на этом далеком гиганте.

Отклонение оси вращения этой планеты обычно связывают со столкновением, которое она пережила еще на ранних этапах формирования. Однако новая работа астрономов из Франции, Италии и США предлагает альтернативное объяснение этому явлению — влияние мигрирующего спутника. Статья Мелани Сейленфест (Melaine Saillenfest) и ее коллег принята к публикации в журнале Astronomy & Astrophysics и доступна в открытой библиотеке препринтов arXiv.

Ранее Сейленфест с соавторами уже исследовали влияние спутников на планеты-гиганты. В частности, проведенное ими моделирование предсказало, что из-за медленной миграции лун на более далекие орбиты ось вращения Юпитера через несколько миллиардов лет будет наклонена на 37 градусов, а не на три, как сегодня. Аналогично Сатурн мог получить свой нынешний наклон — почти 27 градусов — из-за постепенного удаления Титана, самого массивного из спутников планеты. Логично, что ученые попробовали применить этот подход и к Урану, который так выделяется наклоном своей оси.

Стоит сказать, что медленное смещение спутников на более далекие орбиты — обычное и весьма распространенное явление. Приливные силы постоянно «высасывают» энергию из вращающейся системы двух тел, приводя к ее постепенному замедлению и увеличению орбиты. Даже наша собственная Луна отдаляется от Земли на четыре сантиметра в год. Так что подобный сценарий для Урана с его десятками спутников ничуть не выглядит экзотикой. Расчеты показали, что сильное наклонение орбиты ледяного гиганта мог вызвать спутник массой примерно вдвое меньше Луны, если он сместился на расстояние более десяти радиусов Урана со скоростью свыше шести сантиметров в год.

Если масса спутника была выше, то для такого же эффекта достаточно более умеренной миграции. Проблема лишь в том, что подобного спутника у Урана нет, а общая их масса в разы меньше, чем половина массы Луны. Однако новая модель указывает и на то, куда мог пропасть массивный спутник, вызвавший отклонение оси Урана. Она показала, что когда отклонение достигло примерно 80 градусов, орбита спутника могла резко дестабилизироваться, и в итоге он упал на планету. Спутник исчез, а сам Уран остался зафиксирован в новом наклоненном положении.

Такая картина логичнее, чем удар массивного тела, и укладывается в то, что мы наблюдаем вокруг газовых гигантов сегодня. «Это похоже на одно и то же явление, — пишут авторы работы. — Юпитер только начинает наклоняться, Сатурн уже на полпути, а Уран завершил финальную стадию процесса, которая увенчалась разрушением спутника (вызвавшего отклонение орбиты. — Прим. ред.)». Возможно, точку в этом вопросе помогут поставить наблюдения космических аппаратов, китайского и американского, которые готовятся посетить Уран в начале 2030-х.

источник