Титан покидает орбиту Сатурна на большой скорости

Орбиты массивных тел в современной Солнечной системе стабильны, но вовсе не вечны. Медленно, на масштабах миллионов лет, планеты смещаются подальше от Солнца, а большинство спутников — дальше от своих планет. Например, Луна отодвигается от Земли на скорости около 38 миллиметров в год, а расчеты для спутника Сатурна Титана показывают, что его орбита должна увеличиваться на 10 миллиметров. Тем не менее новые данные опровергают эти выкладки, показывая, что скорость увеличения орбиты Титана достигает приличных 11 сантиметров в год. Об этом Валери Лани (Valéry Lainey) и его коллеги из Европы, США и Китая рассказывают в статье, опубликованной в журнале Nature.

Увеличение орбиты крупных естественных спутников вызывается приливным ускорением. Притяжение вращающейся над Землей Луны создает приливную волну в океанах, которая огибает планету с запада на восток. Из-за того, что сама Земля вращается чуть быстрее Луны, эта волна получает дополнительный толчок и слегка опережает в движении спутник. Ее собственная дополнительная масса притягивает Луну, слегка ускоряя ее обращение и увеличивая орбиту. К счастью, смещение это слишком медленно для того, чтобы стоило всерьез опасаться потерять наш любимый спутник в ближайшие миллиарды лет.

Титан — крупнейший и самый интересный более чем из 80 спутников Сатурна, на котором имеются даже жидкие «водоемы» — также понемногу удаляется от своей планеты. Американский зонд Cassini, проработавший в системе Сатурна 13 лет, за это время от совершил 10 сближений с Титаном, в течение которых наземные телескопы тщательно отслеживали скорость его движения. Эта радиометрия позволила ученым оценить, как гравитация спутника влияет на движение зонда, и точно рассчитать его орбиту. Параллельно проведены и астрометрические расчеты. Ориентируясь по звездам на фоне снимков, сделанных тогда Cassini, ученые точно проследили за изменениями положения Cassini относительно спутника.

И тот, и другой метод показали, что радиус орбиты Титана растет в год на целых 11 сантиметров. Исследователи связывают эту «бешеную» скорость с эффектом «резонансного захвата» (resonance locking), который еще несколько лет назад предсказал один из соавторов работы, Джим Фуллер (Jim Fuller) из Калифорнийского технологического института. Согласно этой версии, деформации Сатурна, вызванные обращением Титана, происходят в резонансе со скоростью движения самого спутника. Это и придает спутнику дополнительный импульс.

Стоит добавить, что сегодня Титан обращается на высоте 1,22 миллиона километров — около 20 радиусов Сатурна, далеко за пределами его колец, — но образовался он, по-видимому, гораздо ближе. Предполагается, что, как и другие крупные спутники газовых гигантов, Титан сформировался практически одновременно со своей планетой. Произошло это около 4,6 миллиарда лет назад, и, судя по скорости Титана, за это время система Сатурна должна была изрядно подрасти.