Как образовались кольца Сатурна? Гипотез много, однако ни одна из них не дает убедительного ответа. Российские ученые под руководством доктора физико-математических наук Владимира Черного выдвинули новую теорию, которая может расставить точки над "i".
Российская газета: Некоторые считают, что кольца Сатурна образовались из обломков астероида, прилетевшего к планете и разрушившегося. Тут, конечно, присутствует некая мистика. Но ведь есть и другое мнение: кольца могли образоваться из частиц протопланетного облака?
Владимир Черный: А как из протопланетного облака на экваторе Сатурна сформировалось дисковое "сомбреро", состоящее из колец и щелей? Почему вообще кольца существуют столь долго и стабильно? Почему, грубо говоря, их частицы не "слипаются"? Почему нет колец у других планет? Почему в кольцах обнаружены следы "жизни" - органические молекулы? Это так и оставалось неясным. Все старые теории носят разрозненный характер. Более того, американский исследовательский аппарат "Кассини", который вот уже три года работает на орбите Сатурна, преподнес ученым новые, поистине сенсационные данные. И им тоже в прежних "границах" не было физически понятного объяснения.
РГ: Вы имеете в виду то, что в кольцах обнаружены миллионы крупных ледовых образований (лун) и новые, ранее не известные кольца?
Черный: Не только. Например, о вновь обнаруженном спутнике пока известно очень мало. Предположительно, его диаметр около 2 километров, а состоит он из камня и льда. Более подробно изучить "новичка" ученые смогут только в декабре 2009 года, когда "Кассини" пройдет на расстоянии 11 700 километров от спутника. Но стало известно и другое: оказывается, размеры колец Сатурна намного больше, чем думали раньше. Ширина - примерно четыре земных экватора.
РГ: А в чем суть вашей теории?
Черный: В том, что частицы колец Сатурна могут обладать уникальными электрическими свойствами, в частности - сверхпроводимостью. Мы двадцать лет занимаемся этой проблемой. Что показал анализ экспериментальных данных и теоретических исследований? Сценарий происхождения дисковой системы колец Сатурна выглядит скорее всего так.
Представьте себе планету с атмосферой, которая была бы подобна земной. Но только земная атмосфера прогревается Солнцем и насыщена парами воды, газов, частичками воды. А вот температура атмосферы Сатурна где-то минус 180 градусов по Цельсию. Этот, мягко говоря, "холодильник" заполнен ледяными частичками, которые по закону Кеплера, летают в протопланетном облаке, окружающем Сатурн, на разных орбитах. При этом сила гравитации уравновешена центробежной. С появлением у планеты магнитного поля начинает "работать" сверхпроводимость частиц, которые взаимодействуют с магнитным полем. Сверхпроводящие частицы протопланетного облака приобретают дополнительное движение и дрейфуют в плоскость магнитного экватора, образуя дисковое сомбреро.
РГ: Почему?
Черный: Потому, что в плоскости магнитного экватора, который у Сатурна практически совпадает с географическим, у частиц наименьшая магнитная энергия. А в природе все объекты стремятся занять положение с наименьшей энергией. Основную роль здесь играет огромный магнитный момент Сатурна, который 500 раз больше земного. Отсюда следует, что через какое-то, может, даже очень длительное время после "включения" магнитного поля планеты сверхпроводящим частицам протопланетного облака просто энергетически выгодно собраться в плоскости магнитного экватора.
РГ: Примерно так, как "кучкуются" частицы, насыпанные около магнита?
Черный: Именно. Этим и объясняется, научно выражаясь, формирование сгущений и разряжений областей с частицами, которые мы видим как кольца, а также резкое очертание колец. Создается магнитное давление: оно направлено внутрь кольца и удерживает частицы колец от рассыпания.
РГ: Как восприняли вашу идею ученые?
Черный: С интересом. Мы докладывали о наших результатах на многих международных конференциях, включая НАСА. Крупнейший европейский международный научный журнал "Астрофизика и космические исследования" (Astrophysics and Space Science, 2007, N 4) опубликовал открывающую журнал статью, в которой была изложена идея происхождения колец Сатурна за счет сверхпроводимости их частиц. А там случайных публикаций не бывает. Значит, наши исследования признаны важным научным открытием.
РГ: То есть старые теории трещат по швам?
Черный: Я скажу так. Наша теория не отвергает полученные ранее знания. Но, что очень важно, объединяет и дополняет их вновь открытыми физическими эффектами. Не надо забывать: высокотемпературная сверхпроводимость и сверхпроводимость льда были открыты только в 1986 году. Теперь можно получить более реальную научную картину и ответить на вопрос, как кольца образовались. Становится, допустим, ясно, почему у планет, находящихся между Солнцем и поясом астероидов, нет колец. Просто это пространство хорошо прогревается Солнцем, а нагрев разрушает сверхпроводимость. Поэтому кольца могут быть только у планет с магнитным полем, находящихся за поясом астероидов. Внешний же их вид зависит от особенностей вещества протопланетного облака, а также от физических и особенно электромагнитных параметров планеты.
РГ: Ваша теория объясняет и такие феномены, как огромное количество "лун" в кольцах Сатурна, наличие в них "живых" молекул, наконец, образование самих новых колец?
Черный: Конечно. Очевидно, что "захваченные" планетой маленькие ледяные частицы, прилетающие из космоса, в случае если они обладают электрическими свойствами, должны сформировать новое кольцо. Которое, естественно, должно обладать теми же электромагнитными свойствами, что и другие кольца. Луны сформировались за счет слипания частиц до включения магнитного поля планеты. Хорошо известно, что органические молекулы также могут обладать сверхпроводимостью.
РГ: А каково практическое значение исследований колец Сатурна?
Черный: Здесь может быть заложена история рождения Солнечной системы на ранних стадиях. Открываются новые направления исследования сверхпроводимости материи в космосе за поясом астероидов и присутствия в них следов "жизни". Уже ясно, почему нет колец у планет земной группы. Но самое главное - еще раз доказана необходимость международного сотрудничества в исследованиях космического пространства. Именно в той научной части, ради которой запускаются тонны металла в космос.