Chybějící měsíc mohl vytvořit prstence Titanu i Saturnu

Saturnovy prstence a největší měsíc planety Titan mohou mít překvapivě společný bouřlivý původ. Prstence vypadají při pohledu z běžného dalekohledu nadčasově, ale řada důkazů naznačuje, že by mohly vzniknout relativně nedávno. Tato překvapivá myšlenka přiměla vědce hledat „chybějící kapitolu“ v historii Saturnova měsíce.

Jeden z nejzajímavějších návrhů nyní tvrdí, že Titan, největší Saturnův měsíc a jediný měsíc s hustou atmosférou, by mohl být v tomto příběhu ústředním bodem. Ve studii vedené Matijou Ćukem z institutu SETI vědci nastiňují řetězec událostí, v nichž srážky s měsíci pomohly utvářet jak Titan, tak i prstence, které dnes vidíme.

Ke konci své mise provedla sonda Cassini detailní měření vnitřní struktury Saturnu. Tato měření odhalila, jak je hmota rozložena uvnitř planety, což ovlivňuje pomalé kolísání její rotační osy, známé jako precese.

Po mnoho let se vědci domnívali, že precesní cyklus Saturnu má vazbu na Neptun. Toto uspořádání by umožnilo gravitačním interakcím mezi oběma planetami postupně naklánět Saturn, což by pomohlo umístit jeho prstence tak výrazně v našem pohledu.

Poslední těsné průlety sondy Cassini však ukázaly, že hmota Saturnu je o něco více koncentrována směrem k jeho jádru, než vědci předpovídali. Tento nepatrný rozdíl mění rychlost precese planety, což znamená, že již nedrží krok s Neptunem. Aby tento nesoulad vyřešili, vědci z MIT a UC Berkeley navrhli, že Saturn mohl kdysi mít další měsíc. V jejich scénáři byl tento měsíc později vyvržen po těsném gravitačním setkání s Titanem a jeho trosky nakonec přispěly k vytvoření prstenců.

Hyperion: Kritická stopa
Aby ověřili, zda je takový scénář realistický, tým SETI Institute provedl počítačové simulace zkoumající, co by se mohlo stát, kdyby Saturn kdysi hostil další měsíc. Jejich výsledky ukázaly, že místo úhledného vytváření prstenců by častějším výsledkem byla srážka mezi chybějícím měsícem a Titanem.

Důležitý důkaz pochází z Hyperiona, malého měsíce nepravidelného tvaru, který se při oběhu kolem Saturnu chaoticky otáčí. Hyperion je s Titanem v orbitální rezonanci, což znamená, že jejich gravitační vztah udržuje jejich pohyby ve stabilním poměru.

„Hyperion, nejmenší z hlavních Saturnových měsíců, nám poskytl nejdůležitější vodítko k historii systému,“ řekl Matija Ćuk. „V simulacích, kde se další měsíc stal nestabilním, se Hyperion často ztrácel a přežíval jen ve vzácných případech. Zjistili jsme, že spojení Titan-Hyperion je relativně mladé, staré jen několik set milionů let. To se datuje přibližně do stejného období, kdy další měsíc zmizel. Možná Hyperion toto zhroucení nepřežil, ale vznikl jeho důsledkem. Pokud by se další měsíc spojil s Titanem, pravděpodobně by vytvořil fragmenty poblíž oběžné dráhy Titanu. Přesně tam by se Hyperion zformoval.“

Simulace opakovaně ukázaly, že když se oběžná dráha dalšího měsíce stala nestabilní, Hyperion byl obvykle zničen. Přesto dnes Hyperion stále existuje a jeho orbitální spojení s Titanem se zdá být staré jen několik set milionů let.

Toto načasování se úzce shoduje s časem, kdy by hypotetický další měsíc zmizel. To naznačuje, že Hyperion nemusel chaos přežít, ale místo toho se zformoval z trosek vzniklých při srážce dalšího měsíce s Titanem.

Titan jako produkt splynutí měsíců
Podle tohoto nového modelu je samotný Titan výsledkem srážky dvou dřívějších měsíců: velkého tělesa zvaného „Proto-Titan“, téměř stejně hmotného jako současný Titan, a menšího společníka zvaného „Proto-Hyperion“. Sloučení tohoto rozsahu by vedlo k vytvoření současného Titanu, což by mohlo vysvětlovat, proč má relativně málo viditelných impaktních kráterů.

Oběžná dráha Titanu je mírně protáhlá, ale postupně se stává kruhovější, což naznačuje, že v relativně nedávné minulosti došlo k gravitačnímu narušení. Toto narušení mohlo být způsobeno Proto-Hyperionem před srážkou obou těles. Před srážkou mohl Proto-Titan vypadat spíše jako Jupiterův měsíc Kallisto, byl silně kráterovaný a postrádal hustou atmosféru. Vědci také zjistili, že před svým zmizením mohl Proto-Hyperion naklonit oběžnou dráhu vzdáleného Saturnova měsíce Iapetus, čímž se vyjadřuje k další dlouhotrvající záhadě v Saturnově soustavě.

Pokud Titan vznikl srážkou dvou měsíců, zůstává otázkou, jak se Saturnovy prstence vytvořily? Před více než deseti lety členové týmu SETI Institute navrhli, že prstence vznikly srážkami středně velkých měsíců obíhajících blíže Saturnu. Pozdější počítačové modely z Univerzity v Edinburghu a výzkumného střediska NASA Ames tuto myšlenku podpořily a ukázaly, že zatímco velká část trosek z takových srážek by se shlukla zpět do nových měsíců, část materiálu by se spirálovitě stáčela dovnitř a rozprostřela do prstenců.

Dřívější teorie naznačovaly, že tyto srážky s vnitřními měsíci spustila gravitace Slunce. Nový výzkum místo toho tvrdí, že sloučení Titanu spustilo řetězovou reakci. Mírně protažená oběžná dráha Titanu může destabilizovat vnitřní měsíce, pokud se jejich oběžné doby shodují v jednoduchých poměrech s oběžnou dráhou Titanu, což je konfigurace známá jako orbitální rezonance. Když k tomu dojde, gravitační účinky se zesilují. Ačkoliv jsou taková uspořádání neobvyklá, postupná vnější migrace Titanu může občas vytvořit nezbytné podmínky. Menší měsíce zachycené v těchto rezonancích by mohly mít své oběžné dráhy natažené do eliptických trajektorií, což by zvýšilo pravděpodobnost prudkých srážek se sousedními měsíci.

Přesné načasování této sekundární vlny srážek je stále nejisté. Muselo k ní však dojít po vzniku Titanu fúzí, což odpovídá odhadům, že Saturnovy prstence jsou staré asi 100 milionů let.

Mise Dragonfly agentury NASA, která by měla k Titanu dorazit v roce 2034, by mohla poskytnout klíčové důkazy. Jaderně poháněná oktokoptéra prozkoumá povrch Titanu a analyzuje jeho chemické složení. Pokud Dragonfly odhalí známky masivního nárazu sahajícího zhruba 500 milionů let do minulosti, posílilo by to teorii, že Titan se zrodil z kolosální srážky, která mohla změnit tvar celého Saturnova systému a nakonec dala vzniknout jeho ikonickým prstencům.

Zdroj: https://scitechdaily.com/a-missing-moon-may-have-created-both-titan-and-saturns-rings/

autor: František Martinek