Нереида оказалась единственным нетронутым спутником Нептуна

Планетологи пришли к выводу, что спутник Нептуна Нереида является единственным нетронутым регулярным спутником планеты. Она сформировалась вместе с ледяным гигантом, а не захвачена извне и не возникла в результате столкновений других спутников. Ее текущая нерегулярная орбита — результат гравитационных возмущений со стороны Тритона в прошлом. Статья опубликована в журнале Science Advances.

Природа и эволюционные пути спутников Нептуна до сих пор остаются загадкой для планетологов, так как считается, что многие из этих тел нерегулярны — прибыли к планете из других регионов Солнечной системы и оказались захвачены ее гравитацией. В частности, крупнейший спутник Нептуна Тритон обладает ретроградной наклонной орбитой и похож на Плутон, что говорит о том, что он захвачен Нептуном из протосолнечного диска. Семь внутренних спутников планеты, расположенные вблизи или внутри системы колец, могут быть «кучами щебня» — рыхлыми телами, сформированными из обломочного вещества, которое возникло в результате столкновений тел в остаточном околонептунианском диске, из которого возникла сама планета. Таким образом, остается открытым вопрос о том, обладает ли Нептун спутниками, которые первоначально сформировались вместе с ним и дожили до наших дней в первозданном виде.

Группа планетологов во главе с Мэтью Беляковым (Matthew Belyakov) из Калифорнийского технологического института сообщила, что определила единственный нетронутый регулярный спутник Нептуна — Нереиду. Сначала исследователи сравнили данные по составу ее поверхности, полученные при помощи спектрографа NIRSpec «Джеймса Уэбба», с данными по составу транснептуновых тел и спутников планет-гигантов, а затем промоделировали ее прошлую орбитальную эволюцию при помощи метода N-тел.

Нереида привлекла внимание ученых необычными свойствами — несмотря на нерегулярную орбиту, она, по сравнению с другими нерегулярными спутниками планет-гигантов, обладает самым малым перицентром орбиты и самой большой полуосью орбиты. Кроме того, Нереида имеет крупные размеры и большой средний эксцентриситет орбиты, а свойства ее поверхности заметно отличаются от свойств и нерегулярных спутников планет-гигантов, и типичных объектов Пояса Койпера.

Данные наблюдений «Джеймса Уэбба» подтвердили, что Нереида существенно отличается от богатых метанолом или углекислотой объектов Пояса Койпера и больше похожа на богатые водой подобные тела или на спутник Сатурна Фебу. Однако и это сходство неполное с учетом альбедо Нереиды и спектральных характеристик водяного льда на ней. Это позволяет предполагать, что Нереида не формировалась во внешней части протосолнечного диска вместе с другими транснептуновыми телами.

Моделирование возможных путей орбитальной динамики спутника показало, что идеи захвата Нереиды гравитацией планетезималей вблизи Нептуна или самой планетой выглядят не очень жизнеспособными. Для одиночного тела, подобного Нереиде, вероятность захвата из прародителя Пояса Койпера составляет десятую долю процентов. Версия захвата ее Нептуном как основного компонента двойной системы, которая в итоге распалась, тоже представляется довольно маловероятной.

Предполагается, что первоначально Тритон входил в состав двойной системы, которая распалась во время сближения с Нептуном, а он сам оказался захвачен на сильно вытянутую ретроградную орбиту. По мере того, как его орбита уменьшалась и циркуляризировалась, Тритон гравитационно возмущал орбиты одного или нескольких изначально регулярных спутников Нептуна, перемещая их на орбиты с длиной большой полуоси и периастром в пределах десяти процентов от текущих значений для Нереиды. Возможность появления Нереиды на текущей орбите сохраняется даже для случая, когда ряд первоначальных спутников Нептуна уничтожены из-за столкновений с Тритоном.

У Нептуна до сих пор обнаруживаются новые спутники, а у уже известных —  необычные свойства.