Новая серия суперкомпьютерных симуляций дала ответ на загадку происхождения колец Сатурна, которая связана с массивным столкновением в недавней истории Солнечной системы возрастом 4,5 миллиарда лет. Согласно новому исследованию, опубликованному в «Астрофизическом журнале» с участием НАСА и университетов Дарема и Глазго, кольца Сатурна могли возникнуть из обломков двух ледяных лун-прародителей, которые столкнулись и разбились всего несколько сотен миллионов лет назад. Вероятно, по размеру они были бы аналогичны двум нынешним спутникам Сатурна, Дионе и Рее. Обломки, которые не попали в кольца, также могли способствовать образованию некоторых современных спутников Сатурна. Большинство современных высококачественных измерений Сатурна были получены с помощью космического корабля Кассини. После выхода на орбиту Сатурна в 2004 году он потратил 13 лет на изучение планеты и ее систем. Корабль Кассини получил точные данные, проходя мимо и даже ныряя в разрыв между кольцами Сатурна и самой планетой.
Кассини обнаружил, что кольца представляют собой почти чистый лед и с момента их образования накопили очень мало пылевых загрязнений, что позволяет предположить, что они сформировались в течение последних нескольких процентов жизни Солнечной системы. Вдохновленная замечательной молодостью колец, исследовательская группа обратилась к машине COSMA, размещенной в Даремском университете как часть британского центра DiRAC (Распределенные исследования с использованием передовых вычислений). Команда смоделировала, как могли выглядеть различные столкновения между спутниками-предшественниками. Это гидродинамическое моделирование было проведено с использованием программного обеспечения с открытым исходным кодом SWIFT с разрешением, более чем в 100 раз превышающим предыдущие исследования, что дало ученым лучшее представление об истории системы Сатурна. Доктор Винсент Эке, доцент кафедры физики/Института вычислительной космологии Даремского университета, сказал: «Мы проверили гипотезу недавнего образования колец Сатурна и обнаружили, что удар ледяных лун способен послать достаточное количество материал вблизи Сатурна, сформировавший кольца, которые мы видим сейчас.
«Этот сценарий естественным образом приводит к образованию богатых льдом колец, потому что, когда спутники-прародители сталкиваются друг с другом, порода в ядрах сталкивающихся тел рассеивается не так широко, как вышележащий лед». Сегодня кольца Сатурна расположены близко к планете, в пределах так называемого предела Роша — самой дальней орбиты, где гравитационная сила планеты достаточно сильна, чтобы разрушить более крупные тела камня или льда, которые подходят ближе. Материал, вращающийся дальше, может слипаться, образуя спутники. Смоделировав почти 200 различных версий столкновения, исследовательская группа обнаружила, что широкий спектр сценариев столкновений может привести к рассеиванию нужного количества льда в пределах предела Роша Сатурна, где он может образовать такие же ледяные кольца, как кольца Сатурна сегодня. Поскольку другие элементы системы имеют смешанный ледяно-каменный состав, альтернативные объяснения не смогли объяснить, почему в кольцах Сатурна почти нет камней.
Доктор Джейкоб Кегеррайс, выпускник Даремского университета, который сейчас работает научным сотрудником в Исследовательском центре Эймса НАСА в Силиконовой долине Калифорнии, сказал: «Мы так много еще не знаем о системе Сатурна, включая ее спутники, на которых существуют среды, которые могут быть пригодными для жизни, поэтому интересно использовать подобные большие симуляции, чтобы детально изучить, как они могли развиваться». Доктор Луис Теодоро из Школы физики и астрономии Университета Глазго сказал: «Очевидная геологическая молодость колец Сатурна была загадкой с тех пор, как зонды «Вояджер» прислали свои первые изображения планеты. Это сотрудничество позволило нам изучить возможные обстоятельства их создания, с потрясающими результатами».
