Измерения приливной энергии помогают ученым понять состав Титана и историю его орбиты

Ученые SwRI определили, что при той скорости, с которой меняется орбита Титана, он должен был приобрести круговую орбиту примерно за 350 миллионов лет. Тот факт, что в настоящее время у Титана некруговая или эксцентрическая орбита, подразумевает, что что-то произошло в течение последних 350 миллионов лет, что нарушило его орбиту. Автор: NASA/JPL/University of Arizona/University of Idaho

Ученые из Southwest Research Institute (SwRI) изучают спутник Сатурна Титан, чтобы оценить скорость его приливной диссипации, энергию, теряемую при вращении вокруг кольчатой планеты с ее огромной гравитационной силой. Понимание приливной диссипации помогает ученым сделать много других выводов о Титане, например, о составе его внутреннего ядра и истории его орбиты.

Дауни — научный сотрудник, работающий в качестве постдока в Отделе науки и исследования Солнечной системы SwRI в Боулдере, штат Колорадо, и ведущий автор статьи по этой теме , опубликованной в журнале Science Advances.

Чтобы измерить приливное рассеяние на Луне, ученые стреляют лазерами с Земли в зеркала, размещенные по всей ее поверхности. Это позволяет им точно измерить малейшее движение. Поскольку это невозможно сделать на Титане, ученые вместо этого разработали способ вывести скорость рассеяния на основе разницы во вращении оси вращения Титана от того, что можно было бы ожидать в отсутствие любой такой силы.

«Приливное рассеяние в спутниках влияет на их орбитальную и вращательную эволюцию и их способность поддерживать подповерхностные океаны», — говорит Дауни. «Теперь, когда у нас есть оценка силы приливов на Титане, что это говорит нам о том, как быстро меняется орбита? Мы обнаружили, что она меняется очень быстро в геологических временных масштабах».

SwRI изучал луну Сатурна Титан, чтобы оценить скорость его приливной диссипации, энергию, теряемую при вращении вокруг кольчатой планеты с ее огромной гравитационной силой. Понимание приливной диссипации помогает ученым сделать много других выводов о Титане, таких как состав его внутреннего ядра и его орбитальная история. Автор: NASA/JPL-Caltech/Space Science Institute

Дауни и ее соавтор, доктор Фрэнсис Ниммо из Калифорнийского университета в Санта-Крузе, считали, что угол ориентации полюса вращения Титана может быть обусловлен только трением, и вывели способ связать этот угол с параметром приливного трения. Таким образом, они смогли вывести часть истории Титана из его текущего состояния вращения. С учетом будущих космических миссий, запланированных к различным лунам, таким как Европа и Ганимед, двум лунам Юпитера, Дауни надеется, что этот метод можно будет применить и к другим лунам.

Трение внутри спутника заставляет его медленно двигаться к круговой орбите. При той скорости, с которой меняется его орбита, Титан должен был бы приобрести круговую орбиту примерно за 350 миллионов лет. Тот факт, что в настоящее время у Титана некруговая или эксцентрическая орбита, подразумевает, что за последние 350 миллионов лет произошло что-то, что нарушило его орбиту.

«На орбиту и ее эксцентричность могли повлиять разные факторы, например, столкновение или потеря древнего спутника; наши выводы не дают однозначного представления о природе события, а другие предложили несколько вариантов», — сказал Дауни.

«Суть в том, что мы думаем, что что-то нарушило орбиту Титана в течение последних 350 миллионов лет, что является относительно недавним событием в истории Солнечной системы. Мы рассматриваем моментальный снимок времени между этим событием и моментом, когда он снова достигает круговой орбиты».

Больше информации: Brynna G. Downey et al, Titan's spin state as a constraint on tidal dissipation, Science Advances (2025). DOI: 10.1126/sciadv.adl4741

Источник: Southwest Research Institute