Спутники Юпитера и Урана хранят следы «потерянной» планеты

Считается, что вскоре после формирования газовые гиганты — Юпитер, Сатурн, Уран и Нептун — располагались гораздо ближе друг к другу. Затем наступила эпоха, известная как «планетный хаос» или модель Ниццы: планеты начали активно сближаться и перестраивать орбиты. В ходе этих гравитационных маневров из системы могли быть выброшены дополнительные ледяные миры размером с Уран, которые мы сегодня называем «потерянными» планетами.

Как спутники пережили хаос?

Долгое время оставалось загадкой, как регулярные спутники планет-гигантов не были уничтожены в этот бурный период. Авторы нового исследования, опубликованного в журнале Icarus, решили разобраться в этом с помощью компьютерного моделирования. Они смоделировали 122 возможных сценария эволюции внешней Солнечной системы и в общей сложности провели почти полторы тысячи симуляций на суперкомпьютерах, отслеживая судьбу лун Юпитера и Урана.

Результаты показали, что гравитационные встряски в большинстве случаев были настолько сильны, что луны сталкивались друг с другом, вылетали на нестабильные орбиты или падали на свою планету. Особенно уязвимой оказалась система Урана: если другая планета подходила к нему ближе чем на 0,02 астрономической единицы (около трех миллионов километров, что по космическим меркам почти вплотную), разрушение спутниковой системы становилось практически неизбежным.

Но опасными были не только единичные сближения. Даже серия умеренных пролетов постепенно «раскачивала» орбиты лун, пока те не начинали пересекаться. В моделях луны Урана часто переживали целые цепочки столкновений.

Следы катастрофы на Миранде

Ситуация для Юпитера оказалась лучше: его знаменитые галилеевы спутники — Ио, Европа, Ганимед и Каллисто — проявили большую устойчивость благодаря мощной гравитации газового гиганта. Однако и они нередко теряли свою сложную орбитальную конфигурацию — резонанс Лапласа. Особый интерес вызвала Миранда — самый необычный крупный спутник Урана. Эта маленькая ледяная луна давно озадачивает астрономов странной поверхностью и необычным составом. Исследователи предположили, что во время эпохи нестабильности Миранда могла неоднократно сталкиваться с соседними спутниками, теряя часть каменистого вещества и сохраняя преимущественно лед. Ее внешний вид может быть прямым следствием древней серии космических катастроф.

Ученые также рассмотрели сценарии, в которых ранняя Солнечная система содержала не четыре, а пять или даже шесть гигантских планет. В некоторых моделях эти «потерянные» ледяные миры выбрасывало в межзвездное пространство. От их числа зависела и интенсивность столкновений для лун. Выходит, вероятность того, что спутники Урана пережили эпоху планетной нестабильности без серьезных потрясений, крайне мала. Возможно, современные луны Урана сформировались уже после масштабной перестройки древней спутниковой системы или пережили серию столкновений, которые радикально изменили их облик.