[НАЗАД]

English French German Spanish

САТУРН ДЕЛИТСЯ ТАЙНАМИ С CASSINI

Космический аппарат Cassini продолжает поставлять новости с орбиты Сатурна. Его фотометрический научный комплекс, способный делать снимки в различных частотных спектрах, а также масса всевозможных измерительных приборов, с одной стороны, позволяют землянам получать все больше знаний о строении и физических процессах происходящих на одной из крупнейший планет солнечной системы и ее спутниках, а с другой – ставят перед учеными огромное количество вопросов, ответы на которые порой невозможно получить при современном состоянии космической науки.
В данном обзоре вы не найдете стройного научного объяснения явлений происходящих как на Сатурне, так и на некоторых его спутниках. Изложение представлено в виде фактов, реальность которых можно объяснить только основываясь на течении сходных земных процессов, и сопровождается субъективными комментариями, предложенными рядом научных центров, занимающихся космическими исследованиями.

 Сатурн

На псевдо-цветной фотографии Сатурна (фото 1), сделанной через инфракрасные фильтры, можно обнаружить наличие большого количества метана в атмосфере планеты (эти области окрашены в красный цвет). Коричневые участки – облака на средней высоте, а серые пятна – еще более высоко расположенные облачные формирования.
Ярко-красные завихрения в срединной части определяются учеными как гигантский шторм. Интересно, что подобное явление наблюдается, в основном, в южном полушарии, приблизительно на одной широте, получившей название «Аллеи штормов». Такие штормы длятся в течение нескольких недель и сопровождаются статическими разрядами, сходными с теми, которые наблюдаются на Земле во время грозы при вспышках молний, но в миллион раз сильнее. Интересно, что радиоволны, генерируемые грозой, наблюдались лишь тогда, когда шторм находился на темной стороне планеты. Казалось, солнечный свет гасил их, заставляя грозовые облака перемещаться в более низкие слои атмосферы.
Ученые полагают, что в атмосфере Сатурна существует постоянно действующий глубинный шторм, время от времени выплескивающийся наружу в виде ярких белых отметин, которые впоследствии исчезают. По-видимому, шторм может служить переносчиком энергии из глубины в верхние слои атмосферы.
Cassini было проведено измерение размеров частиц, составляющих кольца Сатурна. Для этого сквозь кольца Сатурна к Земле были направлены радиосигналы с длинами волн 0,94, 3,6 и 13 см. По изменению каждого сигнала был вычислен профиль распределения кольцевого материала и его оптическая разнородность. Данное вычисление было сделано для так называемой «Области Кассини» и кольца «А».
Цветовое решение (фото 2) было использовано для наглядного представления информации о преобладающих размерах частиц, составляющих кольца. Красные области показывают на наличие ограниченного числа частиц размером менее 5 см. Зеленые и синие оттенки характеризуют области с превалированием частиц размером менее 5 см и 1 см, соответственно. Постепенное увеличение зеленых оттенков в направлении внешнего края кольца «A», указывает на увеличение количества 5-сантиметровых и меньших частиц. Голубые оттенки вблизи так называемой «щели Килера» (узкая темная полоса вблизи края кольца «A») указывают на увеличение доли частиц размером менее сантиметра. Частые столкновения между крупными частицами в этой динамически активной области, вероятно, измельчают их.

 Япет

Ученые были поражены открытием массивного экваториального кольца на Япете (фото 3), что придает этой ледяной луне диаметром 1440 км вид грецкого ореха. Кольцо имеет ширину и высоту около 20 км. Его видимая на снимке часть порядка 1300 км расположена в пределах нескольких градусов южнее экватора. Ученые не уверены в способе его формирования. Возникновение горной гряды могло состояться как в результате осевого сдавливания, которое выдавило полосу гор вверх, так и разрушения поверхности спутника с истечением гигантского количества магмы.
Япет интересен и тем, что почти вся его поверхность покрыта материалом с отражающей способностью не более 4%. Однако на широте примерно 40 градусов поверхность становится гораздо ярче благодаря появлению на поверхности спутника материала с отражающей способностью более 60%. Плавный переход темной поверхности в светлую, натолкнул ученых на мысль о том, что материал с высокой отражающей способностью мог появиться на поверхности как изнутри планеты, так и попасть на поверхность извне.
В центре снимка можно увидеть кратер диаметром 400 км. На его южной окраине видны светлые пятна. Сходную картину можно наблюдать на контурах некоторых более мелких кратеров. Вполне возможно, что это ледяные образования.

 Энцелад

Космический аппарат Cassini открыл наличие слабых признаков атмосферы на Энцеладе. Это первое подобное открытие, сделанное в системе Сатурна. Магнитометрические замеры, сделанные при двух его пролетах на расстоянии 1167 км и 500 км от спутника, показали наличие ионов воды, которые не смогла удержать слабая гравитация планеты. По предположению водяной пар может вырабатываться источником на поверхности Энцелада. Ученые ищут такой источник в виде вулканов или гейзеров, но ни один из них до сих пор не обнаружен.
Поверхность Энцелада обладает очень высокой отражающей способностью (более 90 процентов падающего солнечного света), напоминающую отражающую способность свежевыпавшего снега (фото 4). На общем снимке поверхности спутника очень мало ударных кратеров. Это говорит о том, что на Энцеладе все еще продолжают протекать геологические процессы, хотя этот ледяной спутник уже давно должен был полностью остыть. То, что поверхность Энцелада выглядит гладкой, позволяет сделать предположение о существовании некоторого внутреннего механизма (возможно приводимого в действие приливными взаимодействиями), который вырабатывает тепло и обеспечивает жидкой водой гейзеры или водяные вулканы.
Так как орбита Энцелада находится внутри разреженного внешнего кольца «E» Сатурна, поверхность спутника может оставаться яркой как снег из-за постоянной бомбардировки ледяными частицами кольца. Извержения на Энцеладе могут, в свою очередь, поставлять основу для кольца «E».
На псевдо-цветном снимке одного из участков Энцелада (фото 5) его поверхность предстает в розовых и зеленых тонах. Плоская ледяная область слева выглядит как более новая из-за небольшого количества метеоритных кратеров и четкой детализации вертикальных параллельных углублений. Правая часть – более старая с кратерами диаметром до 10 км. Области разделены рядом расщелин шириной до 3 км и простирающимися в длину на 20 км.
Большие участки поверхности имеют однородную розовую окраску, а зеленоватые области говорят о наличии материала с другим составом или текстурой.

Титан

Наблюдения за Титаном (фото 6) позволили сделать вывод о том, что сильные ветры, циркулирующие вокруг Северного полюса Титана, изолируют атмосферу его полярных областей от атмосферы более низких широт.
На Земле, южная полярная атмосфера изолирована от атмосферы северных широт в течение нескольких месяцев долгой антарктической зимы, что способствует формированию полярных стратосферных облаков. Обычно инертные составы хлора (типа нитрата хлора) подвергаются химическим реакциям при взаимодействии с кристаллами облаков, при этом высвобождается молекулярный хлор. Весной солнечный свет разлагает молекулы хлора, приводя к появлению известного арктического феномена, известного как «озоновая дыра».
Атмосфера Титана не содержит озона, однако, исследования показывают, что большая часть его атмосферы изолирована в течение полярной ночи, что может способствовать прохождению необычных и сложных химических процессов.
Подобно Земле, ось вращения Титана наклонена, так что ее полюса попеременно испытывают на себе долгую зимнюю ночь. Полярная зима на Титане длится почти 30 земных лет. В настоящее время в северном полушарии Титана начало зимы. Ученые отметили существенные температурные различия между Северным полюсом Титана и экватором, а также измерили скорость циркуляции ветров вокруг полюса. О том, что ветры изолируют атмосферу вокруг Северного полюса Титана, говорит тот факт, что концентрация тяжелых углеродистых органических молекул там самая высокая. Тяжелые органические молекулы формируются естественным путем в атмосфере Титана, опутывая луну оранжевым туманом. Атмосфера самого большого спутника Сатурна состоит приблизительно на 98 процентов из азота и по составу напоминает метан. Когда молекулы метана попадают в верхние слои атмосферы, они разрушаются под действием солнечного света, и происходит формирование более тяжелых органических молекул подобных пропану, этану, ацетилену, цианиду водорода, а также более сложных соединений. Из-за того, что стратосферный слой более холодный, чем приповерхностный, охлажденные органические соединения погружаются вглубь атмосферы, т.е. происходит процесс нарастания слоя тяжелых органических соединений в течение зимы, с последующим его исчезновением при смене сезона. Практическое подтверждение данной теории ограничено кратковременным течением миссии, выполняемой Cassini.
Спускаемый зонд, направленный с Cassini на поверхность Титана, успел проработать в его агрессивной атмосфере 1,5 часа. На цветном изображении поверхности Титана (фото 7) в загадочной оранжевой дымке атмосферы повсюду видны разбросанные камни. В их состав предположительно входят вода и углеводороды, застывшие при чрезвычайно суровой температуре –179°C. Почва в месте посадки зонда напоминает мокрый песок или глину и по своему странному химическому составу отчасти напоминает Землю до зарождения жизни.

Эпиметей и Янус

Две небольшие луны Сатурна Эпиметей (161 км) (фото 8) и Янус (181 км) не имеют правильной сферической формы и напоминают две огромные скалы. Большое количество размытых кратеров на их поверхностях указывает на то, что спутники оформились несколько миллиардов лет назад. Они имеют очень близкие орбиты. Каждые 4 года спутники сближаются, но не сталкиваются, а ловко перескакивают с одной орбиты на другую и снова расходятся в пространстве. Оба играют значительную роль в создании гравитационных волн в кольцах Сатурна. По расчетам ученых плотность этих небесных тел значительно ниже плотности твердого льда и, по-видимому, напоминает пористый лед, удерживаемый гравитацией.

Феба

Специалисты полагают что Феба, спутник Сатурна, был когда-то кометой. На это указывает его обратное орбитальное вращение. Неровная поверхность Фебы (фото 9), его необычайно темная окраска, наличие больших и малых кратеров, а также низкая плотность составляющего вещества согласуются с гипотезой о том, что Феба некогда был ледяной кометой в поясе Койпера, за орбитой Нептуна, которая впоследствии была захвачена Сатурном.

 Мимас

Поверхность Мимаса (фото 10) обезображивает один из самых больших ударных кратеров среди наиболее мелких спутников Сатурна. Кратер был назван «Гершель» в честь Уильяма Гершеля, который открыл Мимас в 1789 году. Диаметр кратера – около 130 километров. Небольшой массы Мимаса достаточно для создания силы тяготения, которая способна сформировать тело сферической формы, но недостаточно для формирования каких-либо сложных структур на поверхности. Мимас, в основном, состоит из водяного льда с примесью горных пород.

 Марк Фокс