Srpski astrofizičar kaže da je rešio najveću misteriju Saturna - dokaz koji je godinama nedostajao

Ovaj mesec, obavijen gustom izmaglicom, ima prečnik otprilike upola manji od Zemljinog, ali je veći od Merkura. Toliko je masivan da svojom gravitacijom utiče na Saturn, uzrokujući da se gasoviti džin blago zanosi i naginje. Uz to, Titan se udaljava od Saturna brzinom od oko 11 centimetara godišnje, što je znatno više nego što se ranije pretpostavljalo. Ako se taj trend nastavi, u dalekoj budućnosti mogao bi čak da napusti sadašnju orbitu.

Međutim, Titanovo postepeno „bežanje“ samo je jedna od mnogih zagonetki vezanih za Saturn i njegovih 274 poznata satelita. Mnoga pitanja proistekla su iz podataka koje je između 2004. i 2017. prikupila svemirska sonda Kasini, tokom detaljnog istraživanja Saturnovog sistema.

Sudar koji je promenio sve

Najnovija studija kombinuje ranije teorije o nastanku Titana, podatke sa Kasinija i sofisticirane kompjuterske simulacije, nudeći novu verziju njegove kosmičke prošlosti. Rad je objavljen na platformi ArXiv i prihvaćen za publikovanje u časopisu The Planetary Science Journal.

Vodeći autor istraživanja, Matija Ćuk iz SETI instituta u Kaliforniji, koji je radio na prestižnom Harvardu, iznosi smelu hipotezu: pre oko pola milijarde godina oko Saturna je kružio još jedan, danas izgubljeni mesec. Taj satelit se sudario sa Titanom i praktično postao deo njega.

Taj sudar, prema istoj teoriji, mogao bi da objasni i poreklo Hiperiona – neobičnog, nepravilnog Saturnovog meseca koji je znatno manji od Titana, svega oko pet odsto njegovog prečnika. Hiperion bi mogao da bude fragment nastao prilikom tog kosmičkog sudara, ili telo formirano kasnije od ostataka materijala rasutih u Titanovoj orbiti.

Ćuk smatra da je upravo taj događaj pokrenuo lanac promena koji je doveo i do nastanka Saturnovih prstenova. Nakon sudara, Titan je mogao gravitaciono da destabilizuje unutrašnje mesece, izazivajući nove sudare među njima, čiji su ostaci kasnije formirali prstenove, verovatno pre oko 100 miliona godina.

Dodatni mesec kao „ključ za sve“

Jedan od ključnih tragova nalazi se u Saturnovom nagibu. Gasoviti džin je nagnut pod uglom od 26,7 stepeni u odnosu na ravan svoje orbite oko Sunca. Pre misije Kasini, smatralo se da je za taj nagib zaslužna gravitaciona interakcija sa Neptunom, čija orbita ima blago kolebanje.

Planete imaju ogromnu orbitalnu energiju, ali njihova rotacija je znatno osetljivija. Ako se povežu Neptunova orbita i Saturnova rotacija, upravo Saturnova osa je ta koja se menja.

Ipak, precizna merenja sa Kasinija pokazala su da Saturn i Neptun danas nisu u savršenoj rezonanci, što znači da nešto nedostaje u toj priči. Godine 2022. astronomi su predložili da je postojao izgubljeni satelit, nazvan Krizalis, koji je milijardama godina doprinosio toj rezonanci, ali je pre oko 160 miliona godina prišao preblizu Saturnu, bio rastrgnut i time formirao prstenove i promenio nagib planete.

Ćuk i njegov tim nude modifikovanu verziju tog scenarija. Umesto raspadanja meseca usled bliskog prolaza, oni predlažu sudar između preteča Titana i Hiperiona. Taj „proto-Hiperion“, kako ga nazivaju, bio je oko hiljadu puta masivniji od današnjeg Hiperiona, gotovo umanjena verzija Titana.

Njegov sudar sa Titanom doveo je do gubitka mase i promena u dinamici sistema, objašnjavajući i Titanovo udaljavanje i današnje kolebanje Saturna. Pre nekoliko stotina miliona godina, Saturnova „zanesenost“ bila je gotovo idealna za rezonancu sa Neptunom. Dodatni mesec je održavao tu preciznu ravnotežu, a njegov nestanak objašnjava današnje odstupanje.

Ako je Hiperion zaista ostatak tog događaja, to bi objasnilo i zašto je njegova orbita povezana sa Titanovom. Ipak, još nije jasno da li je Hiperion fragment Titana ili izgubljenog meseca koji se s njim spojio.

Kako su nastali prstenovi

Prema ovoj studiji, Saturnovi prstenovi mogli su nastati stotinama miliona godina nakon sudara. Kako se Titanova orbita širila, njegova gravitacija je destabilizovala neke unutrašnje mesece, podstičući sudare među njima. Deo nastalog materijala opstao je kao prstenasti sistem kakav danas poznajemo.

Dodatnu podršku ovoj hipotezi daje rad objavljen u februaru, prema kojem je Titanova površina relativno mlada, možda stara svega 300 miliona godina, što se zaključuje na osnovu malog broja udarnih kratera.

Ipak, konačna potvrda mogla bi da stigne tek sa NASA-inom misijom Dragonfly, letelicom veličine automobila na nuklearni pogon, koja bi trebalo da istražuje Titanovu površinu, sakuplja uzorke i analizira ih na licu mesta. Lansiranje je planirano za 2028, a dolazak na Titan očekuje se krajem 2034. godine.

Sistem u stalnom pokretu

Linda Spilker iz NASA-ine Laboratorije za mlazni pogon, koja nije učestvovala u studiji, ističe da poreklo prstenova i evolucija Saturnovih meseca i dalje predstavljaju jednu od najintrigantnijih zagonetki planetarne nauke. Prstenovi bi mogli biti relativno mladi, stari svega nekoliko stotina miliona godina, ali postoji i mogućnost da su nastali zajedno sa samim Saturnom.

Vilijam Habard, profesor emeritus sa Univerziteta u Arizoni, opisuje Saturnov sistem kao složen mehanizam nalik preciznom muzičkom satu, gde meseci i planeta međusobno „sviraju“ u raznim rezonancama. Saturnova rotacija ima frekvenciju koja je sumnjivo bliska jednoj osnovnoj frekvenciji Sunčevog sistema, ali nije savršeno usklađena, što ukazuje na relativno skorašnji poremećaj.

Prethodna teorija o izgubljenom mesecu Krizalisu imala je određene slabosti u pogledu verovatnoće događaja. Nova varijanta, koja uključuje Hiperion, prema mišljenju nekih stručnjaka, deluje realističnije.

Karl Marej sa Univerziteta Kvin Meri u Londonu, nekadašnji član tima Kasini, kaže da nova teorija predstavlja složen, ali ubedljiv niz događaja koji objašnjava današnje stanje Saturnovog sistema. Astronomi su odavno sumnjali da se sistem menjao tokom vremena, ali tek su detaljna merenja omogućila rekonstrukciju tih promena.

Jedno od najvažnijih otkrića iz dugogodišnje misije Kasini jeste činjenica da se Titan udaljava znatno brže nego što se očekivalo. Saturnov sistem, sa brojnim rezonancama među mesečevim orbitama, predstavlja pravi raj za dinamičare.

Možda je najtačniji opis tog kosmičkog plesa jednostavan: sve je veoma komplikovano. Ipak, u toj složenoj slagalici Titan se nameće kao ključni igrač bez koga današnji izgled Saturnovog sistema ne bi bio moguć.