Спутники Урана образовались внутри гигантского облака из пара
Японские планетологи пришли к выводу, что необычное расположение орбит пяти крупнейших спутников Урана можно объяснить тем, что они образовались внутри гигантского облака из пара, которое сформировалось после столкновения газового гиганта и другой планеты. Статью с описанием исследования опубликовал научный журнал Nature Astronomy.
Уран – единственная планета Солнечной системы, которая вращается вокруг Солнца "на боку": ось его вращения относительно плоскости орбиты повернута на 98°. Вдобавок к этому, магнитные полюса Урана меняются местами каждый земной день, и при этом их положение сдвинуто относительно географических полюсов примерно на 60°.
Планетологи предполагают, что это связано с тем, что Уран пережил серию мощных столкновений с другими планетами или их крупными "зародышами" в самом начале существования Солнечной системы. Профессор Токийского технологического института (Япония) Сигеру Ида и его коллеги разрешили одну из главных загадок того, как возник Уран и пять его крупнейших спутников – Миранда, Ариель, Титания, Оберон и Умбриель.
Уникальный набор свойств характерен и для спутников Урана. В частности, их орбиты расположены параллельно экватору Урана, а сами эти тела вращаются на необычно большом расстоянии от планеты, несмотря на их относительно небольшую массу. Ида и его коллеги отмечают, что из-за этих особенностей объяснить существование спутников Урана довольно сложно. С одной стороны, они вряд ли могли возникнуть одновременно с Ураном в том же облаке из пыли и газа, так как в таком случае орбиты его спутников были бы расположены не перпендикулярно, а параллельно плоскости, в которой вращаются все планеты Солнечной системы.
Поэтому многие ученые давно предполагали, что крупнейшие спутники Урана возникли в ходе того же столкновения, которое развернуло ось вращения планеты. Первые попытки просчитать последствия этой космической катастрофы показали, что в таком случае луны были бы расположены гораздо ближе к Урану, чем на самом деле. При этом они были бы значительно тяжелее, чем реальные спутники, и у них был бы совсем другой состав – в них было больше воды и меньше каменистых пород.
Ида и его коллеги нашли выход из этой ситуации. Астрономы обратили внимание на то, что их предшественники просчитывали последствия этого столкновения с помощью тех же моделей, которые обычно применяют для описания процесса появления Луны. Согласно господствующей гипотезе, она возникла после столкновения Земли и Тейи, протопланеты размером с Марс.
Эти расчеты, как отмечают японские планетологи, не учитывали состава Урана и планеты, с которой он столкнулся. Дело в том, что они почти полностью состояли из замороженной воды и других летучих веществ, которые легко испаряются при нагреве. Ученые учли этот недочет и заново просчитали то, как происходило столкновения.
Моделирование показало, что в результате этого катаклизма на орбите Урана образовался гигантский диск, который почти полностью состоял из водяного пара. Изначально он был слишком горячим для того, чтобы влага могла в нем конденсироваться и превращаться в кристаллики льда, из которых могут формироваться луны и планеты.
Поэтому значительная часть воды улетучилась в открытый космос еще до того, как диск охладился и в нем запустился процесс возникновения Миранды и других крупных спутников Урана. В результате этого доля воды в этом "бублике" из пара и пыли значительно снизилась, а его масса и плотность упали до значений, которые совместимы с текущим устройством спутников Урана. Подобным же образом, как предполагают ученые, могли возникнуть некоторые луны Нептуна, а также спутники крупных экзопланет, в том числе крупных водных "супер-земель".
