Великолепие колец Сатурна, состоящих из частиц камня и льда, волновало воображение многих поколений художников и мечтателей. В научной фантастике сделать на космическом корабле виток вокруг колец едва ли не обязательный ритуал для каждого астронавта-стажера. Наши космические зонды обнаружили, что кольца есть у всех газовых гигантов Солнечной системы, хотя не такие большие и красивые, как те, что обращаются вокруг Сатурна.
Для объяснения возникновения колец предлагалось множество гипотез, но самая, наверное, убедительная из них связывает существование колец с приливными силами. Гравитационного притяжения Сатурна, как и притяжения Юпитера, достаточно, чтобы сделать любую луну слегка вытянутой, или овальной, как мяч для регби. Чем ближе луна подходит к Сатурну, тем сильнее она вытягивается. В конце концов, приливные силы, растягивающие луну, уравновешивают силу самотяготения, удерживающую ее от распада. Наступает переломный момент. Если луна подходит еще чуть ближе, тяготение Сатурна буквально разрывает ее на части.
Пользуясь законами Ньютона, астрономы могут рассчитать критическое расстояние, которое называют пределом Роша[25]. Исследуя кольца Сатурна и других газовых гигантов, мы обнаруживаем, что они почти всегда располагаются внутри предела Роша для соответствующей планеты. В то же время все луны газовых гигантов, которые мы наблюдаем, напротив, располагаются за пределом Роша. Эти данные свидетельствуют в пользу — хотя и не доказывают со всей определенностью — теории, согласно которой кольца Сатурна сформировались, когда какая-то луна неосторожно приблизилась к планете и была разорвана приливными силами.
В будущем, когда мы доберемся до планет, обращающихся вокруг других звезд, мы, вероятно, обнаружим кольца вокруг газовых гигантов внутри предела Роша. Изучив действие приливных сил, потенциально способных разрывать на части целые луны, можно начинать рассчитывать величину приливных сил, действующих на таких лунах, как Европа.
Титан — один из спутников Сатурна — также является кандидатом на освоение человечеством, хотя численность населения Титана, вероятно, будет заметно уступать численности населения Марса. Титан — второй по величине спутник Солнечной системы, уступающий только юпитерианскому Ганимеду, и это единственный спутник, который обладает плотной атмосферой. В отличие от разреженных атмосфер других лун, атмосфера там настолько плотная, что на ранних фотографиях Титан выглядел весьма непрезентабельно: он походил на мохнатый теннисный мячик без каких-либо деталей на поверхности.