Спутник Сатурна Титан стремится покинуть орбиту газового гиганта

Последние расчеты показали, что орбита Титана, спутника Сатурна, расширяется, а это означает, что луна газового гиганта становится все дальше и дальше от планеты — удаляясь от нее со скоростью примерно в 100 раз быстрее, чем ожидалось.

Исследования показывают, что Титан сформировался намного ближе к Сатурну, но после мигрировал на его нынешнее расстояние в 1,2 миллиона километров за промежуток времени в 4,5 миллиарда лет.

Результаты нового исследования описаны в статье, опубликованной в журнале Nature Astronomy 8 июня. По земным меркам луна Сатурна Титан — странное место. Размером с планету Меркурий, Титан находится в густой атмосфере (единственный подобный спутник в Солнечной системе) и покрыт реками и морями жидких углеводородов, таких как метан и этан. Под ними находится толстая корка водяного льда, под которым возможно существование водяного океана и даже живых форм.

Чтобы понять основы орбитальной миграции, мы можем взглянуть на нашу собственную Луну. Земная луна оказывает небольшое гравитационное притяжение на планету, в тот момент, когда она вращается. Это то, что вызывает приливы: ритмичные рывки Луны заставляют океаны Земли «расшатываться» из стороны в сторону.

Процессы трения внутри Земли преобразуют часть этой энергии в тепло, искажая гравитационное поле Земли, так что оно тянет Луну вперед по своей орбите. Это приводит к тому, что Луна получает энергию и постепенно удаляется от Земли со скоростью около 3,8 сантиметра в год. Этот процесс настолько постепенный, что ученые уверены, что Земля не потеряет свой спутник как минимум в течение шести миллиардов лет.

Титан оказывает аналогичное воздействие на Сатурн, но процессы трения внутри Сатурна обычно считаются более слабыми, чем внутри Земли. Это возможно из-за газообразного состава Сатурна. Стандартные теории предсказывают, что из-за своего расстояния от Сатурна Титан должен мигрировать с очень небольшой скоростью не более 0,1 сантиметра в год. Но новые результаты противоречат этому прогнозу.

Сразу две группы исследователей использовали разные методы для измерения орбиты Титана в течение 10 лет. Один метод, называемый астрометрией, позволил получить точные измерения положения Титана относительно фоновых звезд на изображениях, полученных космическим кораблем «Кассини». Другая техника — радиометрия, измеряла скорость «Кассини», поскольку на нее влияло гравитационное влияние Титана.

Новые результаты также согласуются с теорией, предложенной в 2016 году профессором Фуллером, который предсказал, что скорость миграции Титана будет намного быстрее, чем предполагаемые стандартные теории приливов. Его теория отмечает, что Титан, как ожидается, будет гравитационно сжимать Сатурн с определенной частотой, которая заставляет планету сильно колебаться, подобно тому, как происходит качание ваших ног на качелях раскачивает их еще больше.

Этот процесс приливного воздействия называется резонансной блокировкой. Фуллер предположил, что высокая амплитуда колебаний Сатурна будет рассеивать много энергии, что, в свою очередь, заставит Титан мигрировать наружу от планеты с гораздо большей скоростью, чем предполагалось ранее. Действительно, оба наблюдения показали, что Титан мигрирует от Сатурна со скоростью 11 сантиметров в год, более чем в 100 раз быстрее, чем предсказывали предыдущие теории.