Почему у Луны нет своего естественного спутника?

Луна для луны. Теоретически, четыре луны в Солнечной системе могли бы иметь свои собственные меньшие спутники - земная Луна, Титан, Япет и Каллисто. Согласно новым расчетам, все четыре луны являются достаточно большими и расположены достаточно далеко от своих планет, чтобы обеспечить стабильные условия для собственных сублун. И пусть даже до сих пор такие сублуны обнаружены не были, они вполне могли бы существовать, в том числе и в системах экзопланет, считают астрономы.

Земная Луна вполне могла бы обеспечить стабильную орбиту своему естественному спутнику. Но почему же у Луны нет сублуны? © NASA

В Солнечной системе лун существует достаточно - до сих пор астрономам известны 175 таких естественных спутников. Некоторые из них были захвачены своими планетами, другие же образовались, как и наша земная Луна, в результате столкновений. У газовых гигантов многие луны, вероятно, образовались вместе со своей планетой в результате гравитационного коллапса части изначального облака. И нельзя не упомянуть, что астрономам уже удалось обнаружить свои луны не только возле экзопланет, но даже около некоторых астероидов.

Важны размеры и расстояние

Но при всем этом открытым до сих пор остается вопрос: могут ли и луны, в свою очередь, иметь собственные естественные спутники, то есть сублуны? «Планеты вращаются вокруг звезд, а луны вращаются вокруг планет, поэтому заданный вопрос выглядит вполне логичным», - говорит Шон Рэймонд из Университета Бордо. В сотрудничестве со своей коллегой Джуной Коллмайер из Института Карнеги в Вашингтоне, оба астронома занялись исследованием этого с помощью астрофизических моделей.

Стабильные сублуны возле Юпитера, Сатурна, Земли и экзопланеты Кеплер 1625b. © MNRAS/ Sean Raymond

Результат оказался таковым: сублуны действительно возможны. «Сублуны размером около десяти километров вполне могут выживать, обращаясь вокруг больших лун размером более сотни километров, если орбиты последних достаточно широки», - сообщают исследователи. Ведь если луна вращается слишком близко к своей планете, приливные силы делают орбиты сублун нестабильными - они либо падают на свою луну, либо выбрасываются в космос.

Титан, Япет, Каллисто и земная луна

Но что это может значить для нашей Солнечной системы? На самом деле, утверждают Рэймонд и Коллмайер, многие луны слишком малы или слишком близки к своим планетам, чтобы иметь собственные сублуны. Но при этом существуют и четыре естественных спутника, которые теоретически могли бы иметь свой спутник, обеспечивая при этом его стабильную орбиту. К таковым относятся две луны Сатурна - Титан и Япет, юпитерианская луна Каллисто, а также наша земная Луна.

Но почему же тогда у этих лун сублуны отсутствуют? Ведь до сих пор астрономы так и не смогли обнаружить меньшие по размерам спутники возле всех этих четырех небесных тел. Но, как минимум, в случае с земной Луной возможных причин такого отсутствия может быть несколько. Так, например, масса лунной коры распределена неравномерно - кора нашего путника толще с противоположной от Земли стороны. Это приводит к гравитационным колебаниям, которые могли бы дестабилизировать орбиту сублуны, утверждают исследователи.

Выброшены лунной миграцией?

Следующий фактор: многие луны с течением времени изменяли свои орбиты - в том числе и земная Луна. Она увеличила расстояние до Земли с изначально нескольких радиусов Земли примерно до 60 земных радиусов. «Но сублуны вокруг Луны могут быть стабильными только тогда, когда расстояние от Луны до Земли превышает 30 земных радиусов», объясняют ученые. В то время, когда возникновение сублуны было бы наиболее вероятным, она просто не смогла бы удержаться на своей орбите.

Так могла бы выглядеть система с сублуной земного типа. © Sean Raymond

Другая причина, по которой сублуны в процессе существования могут быть впоследствии потеряны, это гравитационные влияния соседних лун или колец, утверждают Раймонд и Коллмайер. Например, внутренние спутники Юпитера Ио, Европа и Ганимед вращаются под влиянием колец и друг друга - их орбитальные периоды находятся в соотношении 4 : 2 : 1. В то же время, эти гравитационные воздействия способны дестабилизировать сублуны.

Лунная станция как искусственная сублуна

Даже если в Солнечной системе сегодня уже не существует известных сублун, то, как минимум, для естественного спутника Земли это исследование может иметь вполне практическую пользу. Если в будущем вокруг Луны будут вращаться космические станции, то они смогут делать это как искусственные сублуны на устойчивой орбите. Кроме того, астрономы теперь знают где нужно будет искать в будущем возле экзопланет и их спутников, так сказать, спутники второго порядка.

Интересно при этом и то, что гипотетический спутник луны такого экстрасолярного газового гиганта, как Kepler 1625b, мог бы обеспечить полностью пригодные условия для жизни, считает Рэймонд. «Сублуна в такой системе выглядела бы как Пандора из «Аватара», за исключением того, что большая планета в небе оказалась бы луной размером с Нептун центральной планеты, подобной Юпитеру», - говорит исследователь. - «И такая сублуна вполне могла бы выглядеть, как потенциальная и пригодная для жизни мини-Земля».