토성의 고리는 태양계에서 가장 상징적인 구조 중 하나이지만, 연구자들은 고리가 언제, 어떻게 형성되었는지 결코 알지 못했습니다. 새로운 시뮬레이션 연구에 따르면 토성의 고리는 이전에 생각했던 것보다 훨씬 더 젊게 형성되었으며 토성의 위성은 최근 우주에서 급격한 변화를 겪었습니다.
최근 발표된 연구에 따르면 토성의 고리는 수억 년 전 두 개의 얼음 위성이 충돌하면서 형성되었다고 합니다. 다른 증거는 토성의 궤도 먼지와 위성의 일부가 토성과 태양계의 나머지 부분과 동시에 나타나지 않았다는 것을 암시합니다.
고해상도의 평활화된 입자 유체 역학 시뮬레이션(아래 애니메이션)은 Dio와 Rhea와 유사한 두 개의 얼음 달이 10억 년 전에 충돌했을 가능성을 뒷받침합니다. 생성된 잔해의 대부분은 중력이 달과 같은 덩어리를 고리로 분쇄하는 지점인 토성의 로쉐 한계 내에 안착되었습니다.
또한 로슈 한계를 넘어 표류하는 잔해가 토성의 현재 위성 시스템에 합쳐졌을 수도 있습니다. 2017년에 종료된 카시니 임무에 의한 토성과 그 달의 관측은 고리와 달이 매우 젊다는 증거와 함께 이 이론을 강화했습니다.
토성의 고리는 미세 유성체에 의해 포격되는 외부 물질을 지속적으로 받고 있습니다. 그러나 축적된 양으로 볼 때, 이 활동은 토성과 태양계의 다른 대부분의 행성이 45억년 전에 형성되었을 때보다 젊습니다.
게다가, 고리는 질량을 잃어가고 있으며, 입자가 거대 가스 행성의 대기로 표류하면서 결국 사라질 것입니다. 현재의 손실 속도는 그것이 수억 년 이상 존재할 수 없음을 시사합니다. 게다가 달의 조수 특성과 레아의 궤도 경사는 달이 최근에야 현재의 형태를 취했음을 시사합니다.
이번 발견은 토성의 고리와 위성이 태양계의 나머지 부분만큼 오래되었다는 이전 이론과 상충된다. 오래된 모델들은 폭력적인 충돌이 더 흔했던 38억~41억년 전의 혼란스러운 태양계 초기에 초기 달이나 혜성이 충돌하거나 부서졌을 수 있다고 제안했습니다. 최근의 또 다른 형성 가설은 타이탄과 유로파 사이를 공전하는 유로파 크기의 달이 약 1억년 전에 토성의 로케 한계에 떨어졌다는 것을 암시하지만, 이를 위해서는 더 많은 측정이 필요합니다.
최근 여러 임무에서 얻은 데이터를 분석한 결과, 토성의 위성에 대한 또 다른 흥미로운 발견은 위성이 행성의 대기를 가열하고 있다는 것입니다. 이 증거는 천문학자들이 태양계 외부의 고리 행성을 찾는 데 도움이 될 수 있습니다.
카시니 데이터를 추가로 분석한 결과 토성의 위성 엔셀라두스에는 생명에 필요한 6가지 성분이 모두 포함되어 있는 것으로 나타났습니다. 이번 연구는 과학자들이 지구 외부에서 인을 발견한 최초의 사례입니다.