Астрофизики долгое время пытались объяснить фундаментальное различие между системами спутников двух крупнейших газовых гигантов нашей системы. Юпитер обладает четырьмя крупными спутниками, включая Ганимед — крупнейшую луну в Солнечной системе, в то время как у Сатурна, несмотря на сотни мелких тел и целую систему колец, доминирует один гигантский Титан.
Почему у Юпитера сразу несколько гигантских спутников, а у Сатурна только Титан
Астрономы из Японии и Китая раскрыли давнюю загадку Солнечной системы: почему Юпитер окружен четырьмя гигантскими спутниками, а вокруг Сатурна вращается только один крупный спутник — Титан. Новое компьютерное моделирование показало, что главную роль в формировании спутниковых систем сыграло различие в силе магнитных полей молодых планет-гигантов и структуре их околопланетных дисков.
Юпитер. Википедия
Самый крупный спутник Солнечной системы — Ганимед, вращающийся вокруг Юпитера, превосходит по своим размерам и планету Меркурий, и карликовую планету Плутон. Более того, Ганимед является единственным известным спутником в нашей системе, обладающим собственным магнитным полем. Это поле создает даже небольшие сияния на полярных шапках спутника и защищает его подповерхностный океан, в котором ученые надеются найти жизнь.
Сатурн.
Существовавшие ранее теории не могли дать физически обоснованного ответа на вопрос, почему из газопылевых дисков вокруг молодых планет сформировались настолько разные конфигурации. Чтобы найти разгадку, исследователи из Киотского университета и их коллеги из Японии и Китая применили комплексное числовое моделирование. Они воссоздали внутреннее строение и тепловую эволюцию юных гигантов, а также проследили орбитальную миграцию лун. Работа опубликована в журнале Nature Astronomy.
Продолжение ниже
Видео
Продолжение
«Тестировать теорию формирования планет довольно сложно, поскольку для ориентира у нас есть только наша Солнечная система, однако рядом с нами существуют несколько систем спутников, детальные характеристики которых мы можем наблюдать», — отмечает первый автор исследования Юрий Фудзии.
Магнитный щит для спутников
Художественное изображение моделирований. Юпитер (внизу слева) обладает сильным магнитным полем, которое создает полость в его околопланетном диске. У Сатурна (вверху справа) отсутствует сильное магнитное поле, поэтому его околопланетный диск развивается без полости.
Результаты симуляций показали, что решающую роль в судьбе будущих спутников сыграла напряженность магнитного поля планет-гигантов. Молодой Юпитер обладал мощным магнитным полем, которое выдуло вещество во внутреннем регионе околопланетного диска и создало там свободную полость. Это безопасное пространство помогло зарождающимся лунам не упасть на планету, и позволило Ио, Европе и Ганимеду сохраниться и образовать устойчивую группу.
В отличие от соседа, юный Сатурн обладал значительно более слабым магнитным полем, которого не хватило для создания аналогичной полости. Без такого защитного барьера молодые луны падали на планету и разрушались. Выжить удалось лишь Титану. Разработанная модель имеет значение и для поиска экзолун: планетные гиганты размером с Юпитер должны чаще формировать системы из нескольких спутников, а аналогам Сатурна обычно достается лишь одна или две крупных луны.
Загружаем