Что не так в системе Сатурна и что такое «Титан»
Начать стоит с того, что в предыдущей публикации система спутников Сатурна была названа коллекцией космических диковин. Чего там только нет! Не считая уникальных колец планеты, грандиозных, прекрасных и физически невозможных (или как минимум не поддающихся до сих пор математическому моделированию), найти там можно виртуальные спутники – то появляющиеся, то исчезающие – спутники, похожие на пельмени благодаря циклопической экваториальной стене, луны, в вечном танце меняющиеся друг с другом орбитами, сублуны – «луны лун», а может быть, даже луны с кольцами…
Хотелось бы поверить, что вся эта роскошь – свидетельство амбиций Сатурна, уступающего Юпитеру по массе, но пытающегося затмить его в других отношениях… Однако «коллекция космических диковин», конечно же, – результат произошедшей около четырех миллиардов лет назад катастрофы – разрушения одного или нескольких спутников планеты. Тогда-то система Сатурна и стала неправильной.
Как появляются системы спутников
Для того чтобы ответить на вопрос: «Что не так с лунами Сатурна?», прежде требуется разобраться с дефинициями. Что со спутниками планет должно быть «так»? И кому, собственно, должно?
Должно – теории. Спутники, с которыми все «так», называются регулярными и образуются из остаточного диска на этапе завершения формирования планеты. То есть правильные, регулярные луны образуются по тому же механизму, что и сами планеты, из остаточного диска звезды. Соответственно, они могут быть узнаны по комплексу признаков.
...Но, кстати, о механизме. Рождение планет происходит одновременно с рождением звезд и является закономерным результатом гравитационного коллапса холодных туманностей. Сжатие же протозвездной туманности ведет к ее закручиванию и расплющиванию. Первое – в силу того же эффекта, благодаря которому закручивается уходящая в воронку вода. Падая к центру, каждая молекула или пылинка взаимодействует с другими, причем противонаправленные составляющие импульса взаимоуничтожаются, а сонаправленные – усредняются. Движение становится упорядоченным. Траектория же каждой из частиц – в среднем по больнице – становится спиральной.
Почему спиральной? Потому что облако уже плотное, и молекулы газа сталкиваются. Кинетическая энергия рассеивается, переходя в тепло. Излучение поглощается внутри облака лишь частично. Частью же покидает его. Как следствие, пылинки тормозятся и переходят на более низкие орбиты. Менее же всего подвержены растрате энергии молекулы, движущиеся по круговой орбите в плоскости вращения. Следовательно, облако там, где этому не препятствует сильное внутренне давление (а это центральное сгущение – протозвезда), расплющивается в диск, представляющий собой область наиболее устойчивых орбит.
Так образуется протопланетный диск. В комплекте идет и спиральная волна плотности – той же природы, что и спиральная волна в стоке ванной. Лишь со снижением плотности, когда часть вещества уже упала на формирующуюся звезду, а часть вошла с состав метеоров: столкновения частиц становятся реже, спиральные орбиты сменяются круговыми, витки спирали замыкаются, и диск распадается на отдельные – протопланетные – кольца.
Поскольку же механизм усреднения импульса не прекращает действовать, кольцо продолжает сжиматься, превращаясь в обруч. Нежно касаясь друг друга (скорости на параллельных орбитах почти не различаются), пылинки с намерзшими на них газами свариваются вакуумной сваркой, образуя растущие, как снежные комья, планетезимали. Которых, кстати, в Солнечной системе осталось достаточно, чтобы иметь представление о данных объектах. Именно планетезималями (внутренних колец) или их обломками является большая часть астероидов Главного Пояса.
Хуже с реликтами следующего этапа формирования планет – планетоидами – планетезималями, настолько разросшимися, чтобы под действием силы тяжести расплавить, дифференцировать недра и приобрести сферическую форму. Известнейшее из таких тел – Церера. Собственно же рождение планеты происходит в результате слияния планетоидов – уже катастрофического, ибо, сближаясь, тела взаимоускоряются притяжением и сталкиваются на высокой скорости.
В момент, когда планетоиды начинают сливаться в планету – кипящее от энергии импактов, окруженное тучами обломков и пара тело, начинается и рождение лун, механизм которого сходен с механизмом рождения планет. С двумя, однако, отличиями.