Super Bowl players of Titan

Современные представления об эволюции Солнечной системы не сулят человечеству ничего хорошего — в том случае, разумеется, если оно еще несколько сотен миллионов лет будет нежиться в земной колыбельке. Более точный прогноз затруднен принципиальной хаотичностью небесной механики в семье Солнца: обычно считается, что перекрывание орбитальных резонансов высоких порядков между Юпитером, Сатурном и астероидами порождает нестабильность Основного Пояса, а она — своим чередом — приводит к хаотизации орбит самих планет-гигантов за срок от 5 до 10 млн лет.

Это не значит, конечно, что именно столько времени отпущено потенциальным колонистам Внешних Спутников и астероидов на выплату ипотеки: планеты-гиганты останутся в окрестностях Солнца на миллиарды и триллионы лет (динамически стабилен даже переживший в прошлом грандиозное столкновение Уран), но вот тонкие детали их небесной механики не поддаются прогнозированию с такой же точностью, как, например, одновременное прохождение Меркурия и Венеры по диску центральной звезды. Не забудьте полюбоваться им 26 июля 69163 года.

Если отвлечься от доминирующих сегодня настроений климатического алармизма, порожденных теорией глобального потепления, то следующей по популярности угрозой человечеству следует признать падение Луны с неба. Так, в 1998-м Джек Макдевит посвятил ей одноименный роман, снискавший известное признание даже в академических кругах философов и культурологов, как это видно по упоминанию в научной работе Критический анализ образа темнокожего президента в фильмах и на телевидении.

Ожидаемая в следующем году лента Эммериха достойна, за неимением альтернатив, считаться одновременной экранизацией Падения Луны и Семиевия. (Или пародией на их одновременную экранизацию? Сам Джерард Батлер ногу сломит.)

Немногие задумываются о том, сколь значимо для жизни на Земле стабилизирующее влияние огромного спутника. Современный климатически благоприятный наклон оси вращения Земли, скорее всего, достигнут в результате приливной эволюции системы трех тел Земля-Луна-Солнце из начального пост-столкновительного состояния, когда Луна кружилась по экваториальной орбите вокруг стремительно вращавшейся под большим наклоном Земли. Присутствие Луны в период существования высокоразвитой жизни на Земле стабилизирует наклон земной орбиты в крайне узких пределах: 22.1° — 24.5°. Возможным исключением становятся моменты истинного полярного блуждания.

Без исполинского спутника наклон бы, вполне вероятно, менялся абсолютно непредсказуемо и резко, как на Гиперионе. Правда, для прохождения всего диапазона изменений потребовалось бы время, превосходящее типичный срок жизни звезды солнечного типа.

У Сатурна, вокруг которого хаотично кувыркается вышеупомянутый спутник, наклон мало отличен от земного: в наше время он составляет 26.73°. Принято считать, что такое сходство случайно, а оформилось не из-за столкновения с каким-нибудь крупным небесным телом, но ввиду тех самых долговременных резонансных взаимодействий, о которых рассказано в начале заметки, и/или великой миграции Нептуна во внешний планетезимальный диск. Однако недавняя работа сотрудников университета Пизы ставит этот общепринятый тезис под сомнение.

Они предпочитают объяснять большой (по сравнению с Юпитером) наклон оси вращения Сатурна недавней, по астрономическим меркам, приливной миграцией Титана.

В этом сценарии наклон оси вращения Сатурна возрастает от первоначального значения около 3°, близкого юпитерианскому, всего один миллиард лет назад, а не четыре. Неадиабатические эффекты позволяют вывести современный наклон даже из околонулевого. Для этого требуется лишь, чтобы, во-первых, большая полуось орбиты Титана изменилась не менее чем на 5% за четыре миллиарда лет (современные экспериментальные данные указывают, что она увеличилась на 50%), а, во-вторых, темпы его миграции за историю не превосходили нынешние более чем на порядок.

В таком случае миграция Титана прочь от планеты, замеченная в симуляциях совсем недавно и как будто бы подтверждаемая данными покойного зонда “Кассини”, может привести и к дальнейшему наклону Сатурна, вплоть до 91° за следующие несколько (десятков) миллиардов лет. Это значение уже подозрительно близко к нынешнему уранианскому.

Стоит подчеркнуть, что обнаруженный в работе механизм универсален: он не требует гигантского столкновения с протопланетой, как в случае с появлением Луны у первобытной Земли, а только векового спин-орбитального резонанса и достаточно массивного спутника, удаляющегося от планеты-гиганта. Потому возможно, что аналогичной была и эволюция Урана с его удивительной склонностью вращаться “лежа на боку”.

Если планета уловлена в подобный резонанс, любая миграция массивного спутника компенсируется сдвигом оси вращения так, что скорость вращения придерживается приблизительно постоянной величины (второе состояние Кассини). Однако в окрестностях сингулярной точки на диаграмме изменения наклона не исключается хаотическое поведение, приводящее к полной дестабилизации орбиты Титана, его выбросу из системы лун Сатурна или падению на планету. Впрочем, область хаотических траекторий титановского “боулинга” представляется весьма тесной; кроме того, темпы миграции Титана могут резко понизиться у границ зоны нестабильности, если спутник вырвется из благоприятствующего миграции приливного резонанса, в каковом случае конфигурация системы Сатурн-Титан будет “заморожена” на неопределенный срок.

Таким образом, за судьбу жизни на этой луне Сатурна, уникальной исполинскими запасами органических веществ, пока можно не беспокоиться.

LoadedDice