Когда у Земли было две Луны. Планеты-каннибалы, ледяные гиганты, грязевые кометы и другие светила ночного неба - [65]
NASA/JPL/SSI
Для характеристик основных спутников Сатурна, будь то расстояние до планеты, диаметр или состав, не просматривается каких-либо конкретных тенденций. Создается впечатление, что Бог наугад создал такой-то спутник среднего размера и поместил его сюда, а потом соорудил еще один, на этот раз с ледяной корой потолще и меньшим содержанием горных пород, и поместил его туда. Но как бы они ни сформировались, их позиции на самом деле тесно увязаны: Титан ведет Гиперион в резонансе 4:3, Диона подстегивает Энцелад в резонансе 2:1, Тефия связана с Мимасом в резонансе 2:1 и так далее. Как ни странно, Тефия и Диона имеют по паре собственных коорбитальных спутников (один совсем мелкий, второй чуть массивнее), которые делят с ними их орбиты вокруг Сатурна. Сейчас эти их орбитальные товарищи стабильны; возможно, они представляют собой осколки, захваченные после столкновения – мы еще вернемся к этой идее, когда будем обсуждать нашу собственную Луну.
Мы можем провести примерную аналогию между системой Сатурна и Солнечной системой в целом. Пусть Мимас и Энцелад соответствуют Меркурию, тогда Тефия, Диона и Рея (крупные спутники среднего размера) будут Венерой, Землей и Марсом, Титан – Юпитером и Сатурном, а Япет – Ураном и Нептуном. Разумеется, это изрядная натяжка. Во-первых, настоящие планеты гораздо больше. Во-вторых, среди планет есть только слабые признаки тех взаимосвязанных орбитальных резонансов, которые спутники среднего размера демонстрируют так ярко. Наконец, на спутники действуют приливные силы Сатурна, подогревая их и меняя их орбиты, чего не происходит в случае планет, которые обращаются в десятках и сотнях миллионов километров от своей звезды.
При массе примерно в одну тысячную от массы Луны Энцелад представляет собой чрезвычайно активный маленький спутник. Его тепло, как мы думаем, производится потому, что в десять раз более тяжелая Диона заставляет его двигаться по эксцентрической орбите. Это вызывает приливное трение в основании его ледяной коры, выделяющее примерно 20 гигаватт энергии[208] в области «тигровых полос» около его южного полюса. Но здесь есть проблема: если приливное трение может объяснить впечатляющую геологическую активность на Энцеладе, то, рассуждая по аналогии, Мимас должен испытывать еще более сильный приливный разогрев, так как он выведен на эксцентрическую орбиту из-за резонанса 2:1 с Тефией. Мимас тогда был бы чудом криовулканизма, но вместо этого выглядит как изрытый древними кратерами сфероид возрастом 4 млрд лет, напоминающий из-за циклопического кратера Гершель «Звезду смерти» из «Звездных войн». Еще один замок, к которому не удается подобрать ключа.
Спутник среднего размера Диона на фоне Сатурна. Полосы на поверхности планеты – это тени, отбрасываемые кольцами, которые видны с ребра внизу снимка.
NASA/JPL/SSI
Почему вокруг Сатурна обращается полдюжины спутников среднего размера? Почему у Юпитера их вовсе нет? Возможно, две системы сконструированы под воздействием разных факторов и по различным правилам: Юпитер – как дом на колесах, а Сатурн – как гоночный мотоцикл. Но что-то общее у них есть: масса Титана по сравнению с Сатурном равна массе всех четырех галилеевых спутников в сумме по сравнению с Юпитером. Кроме того, орбитальное расстояние от Титана до Сатурна в радиусах планеты близко к среднему орбитальному расстоянию галилеевых спутников в радиусах Юпитера[209]. Так что в какой-то мере системы Сатурна и Юпитера похожи, если не считать того, что у Сатурна она сжата в один большой спутник.
Это привело к гипотезе, что с Сатурном что-то не так – или, наоборот, все хорошо, если вам нравится то, что вы видите. Несколько лет назад мы со швейцарским астрофизиком Андреасом Рейфером предположили, что у Сатурна когда-то было семейство крупных спутников, сравнимое с юпитерианским. Но вместо того, чтобы двигаться по своим орбитам в согласованном порядке, они однажды слились в одно крупное тело, создав Титан и горстку отставшей мелочи[210]. Механизм, который мы предложили, не слишком отличается от того, как Луна гипотетически сформировалась из разлетевшихся фрагментов мантии Тейи при ее слиянии с Протоземлей.
Это теория о происхождении, и она, соответственно, является более умозрительной, чем теория приливной эволюции, которая более прочно укоренена в реальности. На основе приблизительных скоростей приливной миграции специалисты по динамическому моделированию могут прикинуть, какие орбиты были у спутников Сатурна миллионы лет назад, так же как Дарвин экстраполировал в прошлое приливную миграцию Луны, но на основе более точных данных. Эти экстраполяции свидетельствуют[211], что всего сотню миллионов лет назад Тефия, Диона и Рея испытывали мощное взаимовлияние и, вероятно, сталкивались между собой. Если дело обстоит так, внутри орбиты Титана не может быть ничего древнего. Это согласуется с нашими представлениями о кольцах Сатурна, чью небольшую массу микрометеориты должны были разметать за схожий промежуток времени. Получается, что у всей этой красоты должен быть некий постоянный источник.
