Ученые пытаются разгадать загадки Сатурна

Наши ученые сделали предположение о возможной природе происхождения колец Сатурна.

Коллектив физиков во главе с Владимиром Черным заявили, что причиной необычной формы колец, похожих на граммофонную пластинку, стало влияние электромагнитного поля Сатурна. Более того, из расчетов следует, что замороженные частички колец обладают сверхпроводимостью. Подобные выкладки позволяют впервые объяснить, почему кольца располагаются на экваторе планеты, а также почему они имеют ярко выраженные разрывы в своей структуре.

Первые подробные фотографии колец Сатурна были присланы американским зондом Cassini в 2004 году. Баллистики NASA умудрились провести спутник через то, что можно было бы назвать "космическим угольным ушком" - через разрыв между кольцами. В итоге были получены уникальные данные о природе и структуре колец. Как и предполагалось, образованы они множеством отражающих свет кусочков льда и пыли, растекающихся по орбите с внешним радиусом свыше 300 тыс. км. При этом толщина кругов всего 50 м. Если бы кольца разместились рядом с Землей, то они бы заняли все пространство от нее до Луны.

"Несмотря на то что Кольца обнаружены в 1610 году Галилеем, еще никто из ученых не может достоверно сказать, как и почему они образовались, - рассказывает РБК daily доктор физико-математических наук Владимир Черный. - Мы видим, что они есть, но вот почему они выглядят так, а не иначе, пока не вписывается в стройный ряд предлагаемых доказательств. К примеру, почему за многие миллиарды лет мелкие частички колец не слиплись и не образовали новые спутники? Или почему на фоне мелких фракций существуют более крупные объекты, которые, в свою очередь, не растут. Мы с коллегами проанализировали множество информации и разработали ряд теоретических обоснований, которые могут дать ответы на эти вопросы".

По выкладкам российских ученых, частицы взаимодействуют с электромагнитным полем Сатурна и просто отталкиваются друг от друга. "Из экспериментальных данных следует, что сложное движение частиц протопланетного облака, формирующих кольца Сатурна, зависит не только от механических сил, которые учитывались и прежде, но и от электромагнитных взаимодействий, - утверждает Владимир Черный. - А взаимное отталкивание может происходить, только если каждая частичка имеет сверхпроводящие свойства. В этом случае они приводятся в дополнительное движение электромагнитными силами и дрейфуют в плоскость магнитного экватора, формируют кольцевой диск".

Сверхпроводимость льда экспериментально продемонстрирована в 1986 году, и сейчас существует широкий спектр замороженных соединений, для которых она наблюдается. В принципе справедливо это правило и для замороженного вещества колец, которое обращается практически при нулевом давлении и при температуре около 70 градусов Кельвина.

"Формирование кольцевой структуры диска, напоминающей грампластинку, происходит подобно тому, как металлические частицы образуют в неоднородном поле магнита области сгущений и разрежений, - продолжает Владимир Черный. - Магнитное поле Сатурна неоднородно, т.к. каждая сверхпроводящая частица вытесняет магнитное поле из своего объема согласно эффекту Мейсснера-Оксенфельда. Силовые линии магнитного поля стремятся замкнуться через области с наибольшим магнитным потоком. Уплотнения магнитного потока расчищают щели в кольцевом диске, расталкивают сверхпроводящие частицы и формируют отдельные структуры, которые выглядят как кольца".

Теория объясняет, почему внутри колец существуют и свои мини-луны. Как утверждают российские физики, в те времена когда вокруг Сатурна вращалось протопланетное облако, мелкие частички пыли начали притягиваться и создавали спутники. То же самое происходило и рядом с Сатурном. Формировались снежные комья разной величины. Однако в какой-то момент внутри Сатурна образовались мощные потоки вещества, которые стали работать по типу гигантской динамо-машины, из-за чего родилось магнитное поле, процесс слипания частичек закончился и кольца приобрели существующий вид.

"Конечно, электромагнитные взаимодействия в процессе формирования планет Солнечной системы имели большое значение и описывались многими авторами, - рассказывает РБК daily ведущий научный сотрудник Института космических исследований РАН доктор физико-математических наук Леонид Ксанфомалити. - Но на сегодняшний день существуют другие объяснения возникновения колец у Сатурна. И они заслуживают не меньшего внимания".

Так, предполагается, что кольца появись в результате столкновения и разрыва на части нескольких малых спутников. Кроме того, российский академик Алексей Фридман объяснял формирования колец за счет так называемой теории резонансов, согласно которой гравитационные силы планет и их спутников компенсируются или, наоборот, усиливаются, распределяя вещество колец определенными слоями.

"Эти предположения вписываются в более глобальные теории происхождения Солнечной системы из протопланетного облака, - продолжает Леонид Ксанфомалити. - Внутри Солнечной системы они прекрасно работают. Но недавно стали открывать планеты у других звездных систем. И математические расчеты для них в ряде случаев противоречат реальному положению вещей".

"Существует множество гипотез происхождения колец. И каждая хуже предыдущей, - рассказывает РБК daily руководитель отдела небесной механики Государственного астрономического института им. Штернберга Николай Емельянов. - Это касается и новых попыток объяснить загадку Сатурна". Так, у оппонентов Владимира Черного вызывает большое сомнение вероятность возникновения сверхпроводимости в частичках. "Статьи этого ученого не изобилуют цифрами, - заявили РБК daily в Институте астрономии РАН. - Там мало расчетов. А следовательно, и оценить их невозможно. Поэтому громкое заявление о сверхпроводимости колец пока не находит отклика в научных кругах".