Др Матија Ћук познато је име у свету планетарних наука, понајвише због своје теорије о настанку Месеца и старости Сатурнових сателита
Текст: Дарко Доневски
Од настанка астрономије прошло је више хиљада година, а порекло тела у Сунчевом систему остала је велика непознаница чак и за врхунске научнике. Протеклих дана велику пажњу светске научне јавности изазвао је рад о старости Сатурнових сателита, објављен у часопису Astrophysical Journal. Главни аутор тог рада је Матија Ћук – истраживач из Србије, запослен на једном од најпознатијих астрономских института на свету SETI у Сједињеним Америчким Државама.
Иако спада у категорију младих истраживача, др Матија Ћук је познато име у свету планетарних наука, понајвише због своје теорије о настанку Месеца. Заједно са Саром Стјуарт и још неколико колега, тренутно ради на новој верзији теорије настанка Месеца од брзоротитајуже Земље: “Будући да је тај рад тренутно у рецензији за часопис Science, не бих смео да га дискутујем у медијима до објављивања, међутим обећавам веома занимљиве детаље чим буду били дозвољени за јавну дискусију!”
Пре две године Матија Ћук добио је престижну награду Харолд Ц. Уреј коју Америчко астрономско друштво додељује за изузетан допринос планетарним наукама. Харолд Уреј је за откриће деутеријума добио Нобелову награду, а био је и један од утемељивача модерне планетарне науке. На овај начин, Матија Ћук постао је један од најуспешнијих научника наше земље у свету.
На кратко, можемо направити аналогију са чувеним филмом The Endles Summer, у којем двојица сурфера путују по свету трагајући за идеалним плимским таласом – Др Матија Ћук у својим симулацијама “путује” по Сунчевом систему и истражује плимске таласе, указујући да је њихово правилно разумевање од суштинског значаја за порекло малих небеских тела.
Током овог “путовања”, како каже, имао је среће да су његови пројекти прошли Насину селекцију: “Будући да планетарна наука ужива значајну финансијску подршку од Насе, у овом тренутку слободан сам да се бавим истраживачким радом, а то је нешто што највише волим”.
О томе како је изгледао академски пут од Београда до SETI института, Матија Ћук наставља скромно: “Моја каријера је слична многим другим српским астрономима – као дете сам ишао на предавања на Калемегдану, после сам био активан и у Истраживачкој станици Петница, а астрофизику сам студирао на Математичком факултету. Имао сам срећу да будем примљен на Корнел, где сам завршио постдипломске студије и тамо сам почео да се бавим небеском механиком.”
Идеја која је узбуркала науку
Матија Ћук проучавао је на који начин су настали сателити око блиских планета. “Почевши од 2001.године, анализе изотопа попут кисеоника и волфрама са Месеца, како узорака које су скупили астронаути тако и метеорита, показале су да су састави Земљиног омотача и Месеца практично исти”, познати научник започиње причу о научној ”пустоловини” по нашем Сунчевом систему.
Међутим, актуелна теорија није подржавала такав сценарио све док се није појавила идеја др Ћука која је прилично узбуркала стандардну планетарну науку. Увођењем орбиталних параметара које су др Ћук и његов тим добили у “плимском” сценарију, симулације судара Земље и другог мањег тела су као резултат добиле савршено поклапање са очекиваном количином материјала.
“Анализирајући тај проблем, 2012. године професорка Сара Стјуарт са Харварда и ја смо предложили да је Земља током настанка Месеца имала много већи момент импулса него што Земља и Месец имају данас. Месец је скоро сигурно настао близу Земље и плимске силе су током времена успоравале њену ротацију померајући Месец на своју садашњу велику орбиту”, објашњава др Ћук и додаје да је др Стјуарт показала, анализирајући своје симулације у којима је сударала брзоротирајућу Земљу и једну мању планету, да такав судар може да лансира велике количине материјала у орбиту и омогући формирање Месеца са потпуно идентичним саставом изотопа.
Након Месеца, др Ћук посвећује пажњу планети Сатурн. За разлику од Земље, Сатурн има више од 60 сателита и чини врло комплексан систем. Др Ћук појашњава који све ефекти утичу на кретање Сатурнових сателита и прстенова: “Основна динамика сателита Земље и Сатурна је иста, али постоје разлике у детаљима. Главни извор промена у оба система су плимске силе. У оба случаја плимске силе унутар планета успоравају њихову ротацију и предају моменат импулса сателитима, док плимске силе унутар сателита смањују издужење својих орбита.”
Како каже, суштинска разлика је што плиме и осеке у Земљиним морима изазивају много више трења него плиме у Сатурновој унутрашњости и додатно, Месец је много већи у поређењу са Земљом него ли Сатурнови сателити у поређењу са Сатурном. Тиме је Месец драстично успорио Земљину ротацију од настанка система, док је ротација Сатурна релативно константна.
У свом најновијем раду бавио се истраживањем резонанце између Сатурнових сателита и на основу тога је закључио да је могуће да су знатно млађи него што се очекивало. “Орбите свих Сатурновх сателита расту под утицајем плимских сила. Повремено ће орбите два сателита начинити оно што зовемо ‘орбиталном резонанцом’, у којој је њихов однос прост разломак попут 2/3 или 3/4”, наглашава Ћук и додаје да су тада поремећаји орбита због интеракције веома изразити.
Уз помоћ прецизних симулација, др Ћук и његов тим испитали су неколико очекиваних резонанци: “Дошли смо до веома интересантног открића да се неке од њих заправо нису ни десиле. То би значило да се сателити као што су Тетис, Диона и Реа нису много померили од свог настанка, наводећи нас на закључак да су или плимске силе унутар Сатурна врло слабе, или је систем доста млад. Ми мислимо да је релативна младост система много реалније решење, јер је познати сателит Енцелад тренутно на орбити која је дугорочно одржива само ако су плимске силе унутар Сатурна доста јаке.”
Живот на Енцеладу
Сатурнов сателит Енцелад је доспео у жижу интересовања последњих година као могуће место за развој живих организама, пре свега због детектованог океана слане воде испод ледене површи али и своје геолошке активности. Уколико се модел који др Ћук предлаже покаже тачним, намеће се питање, какве последице ће то имати на трагање за животом на Енцеладу?
“За сада нисмо до краја сигурни. Прорачуни нам говоре да унутрашњи океан на Енцеладу није старији од 100 милиона година, а то је много мање него што је старост живота на Земљи. Међутим друга ствар постаје веома важна у овом случају – наша хипотеза претпоставља да је тренутни ниво загревања Енцелада у дуготрајној равнотежи, тако да је океан могао да постоји без прекида током више десетина милиона година” казао је наш астроном.
Како наглашава, претходне теорије су претпостављале нижу стопу загревања, сугеришући да се такав океан само спорадично појављујује у кратком временском интервалу: “У дилеми смо да ли су сада шансе за постојање живота на Енцелад веће или мање. Свакако нас чекају узбудљива открића на том пољу”.
Међутим, нека од будућа истраживања могла би да дају одговор на главна питања којима се др Ћук бавио у својим научним радовима о Сатурну? “Мене веома интересује какве ће последице по Сатурнове сателите, којима сам се током свог рада бавио, имати истраживања спроведена на Плутону и Харону. У овом тренутку главно питање је порекло тих малих тела које су направила кратере на њиховој површини”, додаје Ћук.
Ако су у питању комете из Кујперовог појаса – област иза планете Нептун која садржи прегршт малих небеских тела – ситуација је нешто другачија. “У том случају сателити морају бити више милијарда година стари и наша хипотеза не може бити тачна. Међутим, ако су кратери последица судара са фрагментима сателита у орбити око Сатурна, сви ти кратери могу бити направљени за релативно кратко време и систем може бити веома млад у односу на планету”, објашњава наш научник.
Према његовим речима кратери на Плутону и Харону су најбољи индикатор расподеле каква може да влада у Кујперовом појасу. “Надам се да ће идућих месеци експерти моћи да утврде да ли су и кратери на Сатурновим сателитима последица судара са кометама или не. Ако се испостави да комете нису главни извор кратера, то би биле сјајне вести за нашу хипотезу”, с великим узбуђењем објашњава наш научник.