Самая большая луна Нептуна, Тритон. нажмите, чтобы увеличить
Луна Нептуна Тритон уникален в Солнечной системе, потому что это единственная большая луна, которая вращается в направлении, противоположном направлению вращения ее планеты. Исследователи разработали компьютерную модель, которая объясняет, как Нептун мог захватить Тритона с другой планеты при близком приближении. По этому сценарию Тритон изначально был частью бинарной системы с другой планетой. Они подошли слишком близко к Нептуну, и Тритон был оторван.
Большая луна Нептуна Тритон, возможно, оставил более раннего партнера, чтобы прибыть на его необычную орбиту вокруг Нептуна. Тритон является уникальным среди всех больших спутников Солнечной системы, потому что он вращается вокруг Нептуна в направлении, противоположном вращению планеты («ретроградная» орбита). Это вряд ли сформировалось в этой конфигурации и, вероятно, было захвачено откуда-то еще.
В номере журнала Nature от 11 мая ученые-планетологи Крейг Агнор из Калифорнийского университета в Санта-Крузе и Дуглас Гамильтон из Университета Мэриленда описывают новую модель захвата планетных спутников, включающую гравитационное столкновение трех тел между бинарный и планета. Согласно этому сценарию, Тритон изначально был членом двоичной пары объектов, вращающихся вокруг Солнца. Гравитационные взаимодействия во время близкого сближения с Нептуном затем оттащили Тритона от его двойного спутника, чтобы стать спутником Нептуна.
«Мы нашли вероятное решение давней проблемы того, как Тритон прибыл на свою особую орбиту. Кроме того, этот механизм вводит новый путь захвата спутников планетами, который может иметь отношение к другим объектам в солнечной системе », - сказал Агнор, исследователь из Центра происхождения, динамики и развития планет UCSC.
Обладая свойствами, подобными планете Плутон, и примерно на 40 процентов более массивными, Тритон имеет наклонную круговую орбиту, которая находится между группой маленьких внутренних спутников с продвинутыми орбитами и внешней группой малых спутников с как проградными, так и ретроградными орбитами. В Солнечной системе есть и другие ретроградные спутники, в том числе небольшие внешние спутники Юпитера и Сатурна, но все они крошечные по сравнению с Тритоном (менее нескольких тысячных своей массы) и имеют гораздо большие и более эксцентричные орбиты относительно своих родительских планет.
По словам Агнора, Тритон мог происходить из двоичного файла, очень похожего на Плутон и его луну Харон. Харон является относительно массивным, примерно одна восьмая массы Плутона, пояснил он.
«Не так много, что Харон вращается вокруг Плутона, а скорее оба движутся вокруг их общего центра масс, который лежит между двумя объектами», - сказал Агнор.
При близком столкновении с такой гигантской планетой, как Нептун, такая система может быть разорвана гравитационными силами планеты. Орбитальное движение бинарного файла обычно заставляет одного члена двигаться медленнее, чем другого. Разрушение двоичного файла оставляет каждый объект с остаточными движениями, которые могут привести к постоянной смене орбитальных спутников. Этот механизм, известный как реакция обмена, мог доставить Тритон на любую из множества различных орбит вокруг Нептуна, сказал Агнор.
Более ранний сценарий, предложенный для Тритона, заключается в том, что он мог столкнуться с другим спутником вблизи Нептуна. Но этот механизм требует, чтобы объект, участвующий в столкновении, был достаточно большим, чтобы замедлить Тритона, и достаточно маленьким, чтобы не разрушить его. По словам Агнора, вероятность такого столкновения крайне мала.
Другое предположение заключалось в том, что аэродинамическое сопротивление от газового диска вокруг Нептуна замедлило Тритон настолько, чтобы его захватили. Но этот сценарий накладывает ограничения на время события захвата, которое должно было произойти рано в истории Нептуна, когда планета была окружена газовым диском, но достаточно поздно, чтобы газ разогнался, прежде чем он замедлил орбиту Тритона настолько, чтобы послать луну. врезаться в планету.
За последнее десятилетие многие двойные были обнаружены в поясе Койпера и в других местах Солнечной системы. Недавние исследования показывают, что около 11 процентов объектов пояса Койпера являются двойными, как и около 16 процентов околоземных астероидов.
«Эти открытия указали путь к нашему новому объяснению захвата Тритона», - сказал Гамильтон. «Двоичные файлы, по-видимому, являются вездесущей характеристикой популяций малых тел».
Двоичный Плутон и его луна Харон и другие двоичные файлы в поясе Койпера особенно актуальны для Тритона, поскольку их орбиты примыкают к орбите Нептуна, сказал он.
«Подобные объекты, вероятно, существуют уже миллиарды лет, и их распространенность указывает на то, что столкновение с двойной планетой, которое мы предлагаем для захвата Тритона, не является особенно ограничительным», - сказал Гамильтон.
Реакция обмена, описанная Агнором и Гамильтоном, может найти широкое применение для понимания эволюции Солнечной системы, которая содержит много нерегулярных спутников. Исследователи планируют изучить последствия своих выводов для других спутниковых систем.
Это исследование было поддержано грантами программ НАСА «Планетная геология и геофизика», «Исследования внешних планет» и «Происхождение солнечных систем».
Первоначальный источник: UC Santa Cruz
