Скорость «убегания» Титана от Сатурна оказалась в 100 раз выше ожидаемой

Астрономы выяснили, что Титан удаляется от Сатурна со скоростью 11 сантиметров в год. Как сообщается в Nature Astronomy, это в сто раз быстрее, чем предполагалось ранее. Также ученые установили, что в прошлом спутник находился намного ближе к газовому гиганту, а на свою текущую орбиту он мигрировал за 4,5 миллиарда лет.

Удаление спутников от своих планет — довольно обычное явление, характерное не только для Титана. Например, Луна тоже «убегает» от Земли со скоростью около 3,8 сантиметра в год. Этот эффект связан гравитационно-приливным взаимодействием между планетой и ее спутником. Когда Луна движется вокруг Земли, ее гравитация вызывает приливы, и в мировом океане формируется приливная волна, которая немного смещается вперед с линии, соединяющей центры масс Земли и Луны, из-за вращения нашей планеты. И поскольку притяжение спутника к ближней приливной волне сильнее, чем к дальней, орбитальный момент импульса небесного тела увеличивается, и оно переходит на более высокую орбиту.

Похожее взаимодействие происходит и между Титаном и Сатурном. Однако ученые предполагали, что оно будет не так сильно выражено из-за газообразной структуры планеты. Стандартные модели предсказывают, что Титан должен удаляться от газового гиганта со скоростью не более 0,1 сантиметра в год, но результаты нового исследования противоречат этому прогнозу.

Валерий Лейни (Valéry Lainey) из Калифорнийского технологического института вместе с коллегами использовал сразу два метода, чтобы определить изменение орбиты Титана. В первом случае астрономы реконструировали орбиту «Кассини» во время десяти сближений со спутником, выполненным с 2006 по 2016 год. Отслеживая, как менялось положение космического аппарата относительно Титана и Сатурна, исследователи получили косвенные данные об изменении орбиты и самой луны. Во втором случае группа Лейни опиралась на классические астрометрические данные. Чтобы определелить, как увеличивалось расстояние между Титаном и Сатурном, ученые использовали измерения положения Титана относительно фоновых звезд, начиная с 1886 года.

Выяснилось, что Титан удаляется от Сатурна со скоростью 11 сантиметров в год, что намного больше ожидаемого значения. Кроме того, авторы пришли к выводу, что в момент образования луны расстояние между ней и газовым гигантом было намного меньше, чем сегодня, однако из-за гравитационных взаимодействий спутник с течением времени переместился на более высокую орбиту в 1,2 миллиона километров.

Полученные исследователями результаты согласуются с теорией, предложенной членом исследовательской группы Джимом Фуллером (Jim Fuller) в 2016 году. Астроном предположил, что резонансный захват — ситуация, когда гравитационное воздействие спутника заставляет центральную планету колебаться с определенной частотой — мог заставить Титан быстрее удаляться от Сатурна, так как высокая амплитуда колебаний приводит к потере большего количества энергии.

Недавно ученые смогли построить первую геоморфологическую карту Титана, на которой показаны озера и дюнные поля небесного тела. Ключевую роль в создании песчаных дюн на спутнике Титане, по мнению ученых, могут играть пылевые дьяволы.

Кристина Уласович