Jsou některé měsíce Saturnu jen 100 milionů let staré?

- Vesmír autor: Julie Nováková

O sluneční soustavě jsme zvyklí uvažovat jako o místě téměř neměnném od doby záhy po jejím vzniku, ale ve skutečnosti jde o systém, který se stále vyvíjí. Příkladem mohou být Saturnovy vnitřní měsíce Mimas, Enceladus, Tethys, Dione a Rhea. Nová práce naznačuje, že se pravděpodobně po zničení předchozích měsíců vzájemnou srážkou zformovaly možná jen před pouhými 100 miliony let.

Na povrchu maličkého, ale velmi aktivního měsíce Enceladu vidíme starší hustě kráterovaný terén i mladý terén pokrytý trhlinami. Vpravo nahoře jsou v pozadí vidět prstence Saturnu. Snímek byl pořízen sondou Cassini v srpnu 2015

Na povrchu maličkého, ale velmi aktivního měsíce Enceladu vidíme starší hustě kráterovaný terén i mladý terén pokrytý trhlinami. Vpravo nahoře jsou v pozadí vidět prstence Saturnu. Snímek byl pořízen sondou Cassini v srpnu 2015,zdroj: NASA/JPL-Caltech/Space Science Institute

Myšlenka, že vnitřní měsíce Saturnu – nacházející se blíž planetě než její největší měsíc Titan – vznikly později než ty vnější (např. právě Titan a Iapetus), se objevila již dříve. Soustava Saturnu patří mezi velké hádanky sluneční soustavy, a to zejména masivní prstence planety: Jak jsou staré a jak rozsáhlé byly původně?

V současném stavu by totiž bez postupného doplňování hmoty po trvání naší sluneční soustavy nevydržely. Z části by se zformovala větší tělesa, část by postupně napadala do atmosféry planety či na povrch měsíců.

Prstence mohly tedy být doplňovány materiálem zvnějšku nebo vzniknout později rozpadem měsíce v důsledku srážky s jiným tělesem, nebo rozpadem velké komety při jejím průchodu v blízkosti Saturnu. Prstence Saturnu jsou ovšem složeny z téměř čistého ledu, což zcela neodpovídá žádnému z těchto vysvětlení.

Další hádankou jsou samotné vnitřní měsíce, které mají každý výrazně rozdílný poměr hornin a ledu. Rozložení kráterů na jejich povrchu také odpovídá spíše mladším tělesům a původu impaktorů (dopadajících těles) zejména ze soustavy Saturnu spíše než jiných oblastí sluneční soustavy.

Proto již dříve vědci jako Robin Canup či Sébastien Charnoz s kolegy přišli s myšlenkou, že v systému Saturnu dříve došlo ke katastrofální kolizi původních měsíců, která dala za vznik obrovským prstencům a z nich následně i dnes pozorovaným vnitřním měsícům.

Po zničení měsíce o několikásobné hmotnosti Rhei, nejhmotnějšího z vnitřních měsíců, by vznikly skutečně masivní prstence. V nich by postupně docházelo ke shlukování materiálu. Na úlomky horninového jádra zaniklého měsíce se může nabalovat další materiál včetně ledu, a tak vzniknou nová tělesa již rozdělená na kamenná jádra a ledové pláště.

Dle dřívějších prací by k těmto událostem došlo nejméně před 2,5 miliardami let – tedy dvě miliardy let po vzniku sluneční soustavy. Mohlo by trvat až další miliardu let, než by došlo ke zformování vnitřních měsíců Mimasu a Enceladu.

Odpovídá ale tento model skutečně tomu, co se u Saturnu odehrálo? Tříčlenný tým ze SETI Institutu a Southwest Research Institutu v Boulderu, zahrnující i českého astronoma žijícího v USA, Davida Nesvorného, se na minulost těchto měsíců podíval z jiné perspektivy a studoval vývoj jejich oběžných drah.

Měsíce mladé až 100 milionů let

Teplo uvolňované slapovými silami v Saturnu nasvědčuje poměrně rychlému vzdalování daných měsíců od planety – ale právě tady je háček. Za těchto podmínek by totiž po čtyřech a půl miliardách let od vzniku sluneční soustavy měly být od planety dál, než nyní jsou.

Vědci se v počítačové simulaci podívali na vzájemné gravitační ovlivňování měsíců, a to především jejich orbitální rezonanci – tedy stav, kdy na sebe dvě tělesa obíhající kolem jiného pravidelně gravitačně působí, obvykle když jsou jejich oběžné doby v celočíselném poměru.

Rezonance může vést například ke zvýšení výstřednosti oběžné dráhy nebo jejího náklonu vůči rovníku planety. Z vlastností současných oběžných drah se tedy dá zjistit, zda měsíce v minulosti prošly vzájemnou rezonancí, a to nám poskytne časové rozmezí jejich zformování.

Výsledky práce naznačují, že toto rozmezí se pohybuje mezi 1,1 miliardou let a pouhými 100 miliony lety. Autoři se na základě míry slapového ohřevu velmi geologicky aktivního Enceladu přiklánějí spíše k dolní mezi. Jak by se soustava mohla dostat do stavu před zformováním dnešních vnitřních měsíců? Došlo vlivem orbitální nestability ke zničení původního systému měsíců?

Na základě drah dnešních měsíců se autorům podařilo vyloučit některé scénáře a ukázali také, že vývoj popisovaný v dřívější studii by došel podobně katastrofálního konce. Zdá se tedy, že současné vnitřní měsíce vznikly v rámci sluneční soustavy nedávno z disku vzniklého kolizemi dřívějšího, nestabilního systému měsíců.

Pokud se ukáže, že tento model skutečně popisuje události v systému Saturnu, jaký dopad to bude mít na malý ledový měsíc Enceladus, respektive naše pátrání po případném životě v jeho podpovrchovém oceánu?

Klesá s nízkým věkem tohoto měsíce i naděje na vznik života? Nikoli nezbytně. Zvlášť na tělese natolik odlišném od Země to nemůžeme vyloučit; zodpovězení této otázky však musí počkat na budoucí, mnohem vyspělejší kosmické mise. Mise k Enceladu a Titanu je momentálně v jednání; zatím nám až do podzimu 2017 bude poskytovat také užitečná data stále probíhající úspěšná mise Cassini.

Tagy: Saturn dobývání vesmíru

Zdroje: Vlastní