«Макаронные изделия» в космосе: некоторые из внутренних лун Сатурна имеют весьма эксцентричные формы. Например, Атлас и Пан выглядят как пельмени-переростки (30 и 20 километров в диаметре), а Прометей, в свою очередь, похож на клецку длиной в сто километров. Как же так получились, что маленькие луны приобрели такие необычные формы? В этом как раз разбирались ученые университета в Берне.

Мартин Рубин, астрофизик Бернского университета, был весьма озадачен, когда увидел сделанные в 2017 с близкого расстояния космическим зондом Cassini снимки этих объектов. Он задумался над возможными причинами столь странной формы малых спутников большой планеты и поинтересовался у своего коллеги Мартина Ютци, какими бы могли стать результаты их столкновений. Почему именно к Ютци? Дело в том, что именно Ютци показал раньше с помощью компьютерного моделирования, как обрела свою форму комета Чурюмова-Герасименко.

Пересчитано

Ютци и Андреас Лелеу, оба члены Национальной исследовательской инициативы PlanetS, приняли вызов и взялись за расчеты процессов образования маленьких внутренних лун Сатурна. Первые простые тесты прошли без проблем. «Но затем мы стали учитывать силы приливов и отливов, и проблемы стали накапливаться», - вспоминает Лелеу.

«Условия вблизи Сатурна весьма специфические», - говорит Ютци. Это и не удивительно, ведь масса Сатурна в 95 раз больше массы Земли. К тому же внутренние луны обращаются вокруг планеты на расстоянии, составляющем менее половины дистанции между Землей и Луной. Поэтому приливные силы там поистине грандиозные, разрывающие все и вся. Постепенное нагромождение материала вокруг ядра, как это имеет место в случае классических лун, никогда бы не привело к формированию объектов таких оригинальных форм. Поэтому еще раньше исследователи предлагали в качестве альтернативной модели развития возможность целого ряда слияний малых лун.

После того как исследователи решили свои расчетные проблемы, они смогли не только верифицировать такую модель. Они сумели показать, что столкновения минилун как раз и могло бы привести к таким формам, какие мы увидели на снимках, присланных Cassini. Почти фронтальные столкновения ведут к образованию сплющенных, пельменеподобных объектов, как Атлас и Пан. А вот столкновения под несколько косым углом удара ведут к образованию продолговатых, клецкообразных форм, как Прометей, который тоже был сфотографирован космическим зондом.

Модель также показала, что угол удара должен быть малым. «Если угол удара превышает десять градусов, возникающие в результате формы не являются стабильными», - объясняет Лелеу. А для таких нестабильных тел система Сатурна с могучим газовым гигантом в центре – это совершенно неподходящее место. Например, уткообразный объект типа кометы Чурюмова-Герасименко был бы приливными силами Сатурна просто разорван. «Поэтому и выглядят луны Сатурна совершенно иначе, чем кометы, нередко имеющие форму, состоящую из двух частей», - подтверждает Ютци.