Странное смещение оси Урана

Уран марширует в такт своему странному маленькому барабану 

Несмотря на то, что он имеет много общего с другим ледяным гигантом нашей Солнечной системы, Нептуном, у него есть ряд особенностей, присущих только ему.
И один из них невозможно не заметить: его ось вращения настолько перекошена, что он может с таким же успехом лежать. Это колоссальный наклон в 98 градусов от плоскости орбиты.
И, в довершение ко всему, Уран вращается по часовой стрелке — в противоположном направлении от большинства других планет Солнечной системы!
Новое исследование нашло правдоподобное объяснение этому странному поведению: Луна мигрирует от планеты, в результате чего Уран переворачивается на бок. И даже не обязательно, чтобы это была большая луна. Это могло бы сделать что-то в половину массы нашей Луны, хотя более вероятным соперником была бы более крупная луна.
Обоснование было изложено в статье под руководством астронома Мелейн Сайленфест (Melaine Saillenfest) из Национального центра научных исследований Франции (National Centre for Scientific Research in France). Эта статья, еще не прошедшая рецензирование, была принята в журнал Astronomy & Astrophysics и размещена на ресурсе препринтов arXiv.
Ученые придумали модели, объясняющие это странное поведение, например, массивный объект, который столкнулся с Ураном и буквально ударил его в бок, но более предпочтительным объяснением является группа меньших объектов.

Сходство Урана и Нептуна

Однако эта гипотеза поднимает вопросы, которые еще труднее объяснить, а именно, досадное сходство с Нептуном.
Эти две планеты имеют очень похожие массы, радиусы, скорость вращения, динамику и состав атмосферы, а также магнитные поля. Эти сходства предполагают, что две планеты могли родиться вместе, и их становится гораздо труднее примирить, когда вы добавляете в смесь планетарные удары.
Это побудило ученых искать другие объяснения, такие как колебание, которое могло быть вызвано гигантской системой колец или гигантской луной в начале истории Солнечной системы (хотя и с другим механизмом).
Но затем, несколько лет назад, Сайленфест и его коллеги обнаружили кое-что интересное о Юпитере. Благодаря своим спутникам наклон газового гиганта может увеличиться с его нынешних незначительных 3 процентов до примерно 37 процентов через несколько миллиардов лет благодаря миграции его спутников наружу.
Затем они взглянули на Сатурн и обнаружили, что его нынешний наклон в 26,7 градуса может быть результатом быстрой миграции его крупнейшего спутника Титана. Они обнаружили, что это могло произойти почти без какого-либо влияния на скорость вращения планеты. Очевидно, это вызвало вопросы о самой наклоненной планете Солнечной системы. Поэтому команда провела моделирование гипотетической системы Урана, чтобы определить, может ли подобный механизм объяснить ее особенности. 

Миграции лун 

Нет ничего необычного в том, что луны мигрируют. Наша собственная Луна в настоящее время удаляется от Земли со скоростью около 4 сантиметров (1,6 дюйма) в год. Тела, вращающиеся вокруг общего центра тяжести, воздействуют друг на друга приливной силой, которая постепенно замедляет их вращение. В свою очередь, это ослабляет хватку гравитации, так что расстояние между двумя телами увеличивается.
Возвращаясь к Урану, команда провела моделирование с рядом параметров, включая массу гипотетической луны. И они обнаружили, что луна с минимальной массой примерно в половину массы земной Луны может наклонить Уран на 90 градусов, если она мигрирует более чем в 10 раз больше радиуса Урана со скоростью более 6 сантиметров в год.
Тем не менее, большая луна, сравнимая по размеру с Ганимедом, с большей вероятностью в симуляциях вызывала наклон и вращение, которые мы наблюдаем сегодня на Уране. Однако минимальная масса — около половины земной Луны — примерно в четыре раза превышает совокупную массу известных в настоящее время спутников Урана.
Работа также объясняет это. При наклоне около 80 градусов Луна дестабилизировалась, вызывая хаотическую фазу для оси вращения, которая закончилась, когда Луна в конечном итоге столкнулась с планетой, вызвав фактически «окаменение» осевого наклона и вращения Урана.
«Эта новая картина наклона Урана кажется нам весьма многообещающей», — пишут исследователи.
«Насколько нам известно, это первый случай, когда единый механизм способен как наклонить Уран, так и вызвать окаменение его оси вращения в конечном состоянии, не вызывая гигантского удара или других внешних явлений. Основная часть наших успешных экспериментов приходится на местонахождение Урана, что появляется как естественный результат динамики», — продолжают они.
«Эта картина также кажется привлекательной как общее явление: Юпитер сегодня вот-вот начнет фазу наклона, Сатурн может быть на полпути, а Уран завершил бы последнюю стадию с разрушением своего спутника».
Неясно, мог ли Уран иметь спутник, достаточно большой и с достаточно высокой скоростью миграции, чтобы создать этот сценарий, и, по словам исследователей, это будет сложно показать с помощью наблюдений.
Однако лучшее понимание текущей скорости миграции спутников Урана могло бы значительно помочь в решении этих вопросов. Если они мигрируют с высокой скоростью, это может означать, что они образовались из обломков древней Луны после ее разрушения много тысячелетий назад.