Спутники Сатурна

На сегодня известен 61 спутник Сатурна

Если до полетов КА к Сатурну было известно 10 спутников планеты, то сейчас мы знаем 61. Новые спутники весьма малы, но, тем не менее, некоторые из них оказывают серьезное влияние на динамику системы Сатурна. Таков, например, маленький спутник, движущийся у внешнего края кольца А; он не дает частицам кольца выходить за пределы этого края. Это Атлас. (В греч. мифологии многоглазый великан, стерегущий по приказу богини Геры возлюбленную Зевса Ио. В переносом смысле - бдительный страж).

Титан является вторым по величине спутником в Солн. системе. Его радиус равен 2575км. Его масса составляет 1,346 х1*10 грамм (0,022 массы Земли), а средняя плотность 1,881 г/см. Это единственный спутник, обладающий значительной атмосферой, причем его атмосфера плотнее, чем у любой из планет земной группы, исключая Венеру. Титан подобен Венере еще и тем, что у него имеются глобальная дымка и даже небольшой тепличный подогрев у поверхности. В его атмосфере, вероятно, имеются метановые облака, но это твердо не установлено. Хотя в инфракрасном спектре преобладают метан и другие углеводороды, основным компонентом атмосферы является азот, который проявляется в сильных УФ-эмиссиях. Температура на поверхности с точностью до нескольких градусов одинакова по всей сфере и равна 94 К. Радиусы темно-оранжевых или коричневых частиц стратосферного аэрозоля в основном не превышают 0,1 мкм, а на больших глубинах могут существовать более крупные частицы. Предполагается, что аэрозоли являются конечным продуктом фотохимических превращений метана и что они аккумулируются на поверхности (или растворяются в жидком метане или этане). Наблюдаемые углеводороды и органические молекулы могут возникать при естественных фотохимических процессах. Удивительным свойством верхней атмосферы являются УФ-эмиссии, приуроченные к дневной стороне, но слишком яркие, чтобы их могла возбудить поступающая солнечная энергия. Водород быстро диссипирует, пополняя наблюдаемый тор, вместе с некоторым количеством азота, выбиваемого при диссоциации N2 электронными ударами. На основе наблюдаемого расщепления температуры можно построить глобальную систему ветров. Глобальный состав Титана, по-видимому, определяется тем набором конденсируемых веществ, которые образовались в плотном газовом диске вокруг прото-Сатурна. Существуют три возможных сценария происхождения: холодная аккреция (означающая, что повышение температуры в ходе образования пренебрежимо мало), горячая аккреция при отсутствии плотной газовой фазы и горячая аккреция в присутствии плотной газовой фазы.

Япет. Возможно, что самый таинственный из спутников Сатурна, Япет, является единственным по интервалу альбедо его поверхности - от 0,5 (типичное значение для ледяных тел) до 0,05 в центральных частях его ведущего по ходу обращения полушария. "Вояджером - 1" были получены изображения с максимальным разрешением, показывающие в основном полушарие, обращенное к Сатурну, и границу между ведущей (темной) и ведомой (светлой) сторонами. Было зарегистрировано огромное экваториальное темное кольцо диаметром около 300 км с долготой центра около 300. Вояджеровские наблюдения, полученные с наибольшим разрешением, показывают, что светлая сторона (и особенно область северного полюса) сильно кратеризована: поверхностная плотность составляет 205+16 кратеров ( D>30км) на 10км. Экстраполяция до диаметров 10км приводит к плотности более 2000 кратеров ( D>10км) на 10км. Такая плотность сравнима с плотностями на других сильно кратеризованных телах, таких, как Меркурий и Каллисто, или с плотностью кратеров на лунных континентах. Характерной чертой границы между темной и светлой областями на Япете является существование многочисленных кратеров с темным дном на светлом веществе и отсутствие на темном веществе кратеров со светлым дном или кратеров с гало (или других белых пятен). Плотность Япета, равная 1,16+0,09 г/см характерна для ледяных Спутников Сатурна и согласуется с моделями, в которых водяной лед является главной составляющей. Белл считает, что темное вещество является основным компонентом исходного конденсата, из которого образовался Япет.

Рея (D Реи =1530 км, а плотность 1,24+0,05 г/см. ). Почти двойник Япета по размерам, но без его темного вещества, Рея может представлять собой относительно простой прототип ледяного спутника внешних областей Солн. системы. Ее геометрическое альбедо равно 0,6 и оказывается подобным альбедо полюсов и ведомого полушария Япета. Это позволило сделать важный шаг в исследовании природы спутников. Зная диаметр спутника, легко вычислить его объем. Разделив массу спутника на объем, получим среднюю плотность - характеристику, помогающую установить, из каких веществ состоит данное небесное тело. Выяснилось, что плотности внутренних спутников Сатурна - от Мимаса до Реи, а также Япета - близки к плотности воды: от 1,0 до 1,4 г/см ,Есть основания полагать, что эти спутники главным образом, и состоят из воды (конечно, не жидкой, так как их температура около -180 С).

Тефия, плотность которой 1 г/см, особенно похожа на кусок чистого льда. В других спутниках также должна иметься большая или меньшая примесь каменистых веществ. "Вояджеры" подходили к спутникам Сатурна так близко, что удалось не только определить диаметры спутников, но и передать на Землю изображения их поверхности. Уже составлены первые карты спутников. Наиболее распространенные образования на их поверхности - кольцевые кратеры, подобные лунным. Происхождение кратеров ударное: летящее в межпланетном пространстве метеорное тело сталкивается со спутником, его космическая скорость почти мгновенно падает до нуля, кинетическая энергия переходит в тепло. Происходит взрыв с образованием кольцевого кратера.

Некоторые кратеры нужно упомянуть особо. Например, большой кратер на маленьком Мимасе. Диаметр кратера около 130км, или треть диаметра спутника. Вероятно, ударного кратера большего размера на Мимасе быть не может. При несколько большей кинетической энергии космического тела, нанесшего удар, Мимас разлетелся бы на куски. Множество кратеров, которые мы сейчас видим на снимках спутников Сатурна, - это летопись их истории, уходящая вглубь времен по меньшей мере на сотни миллионов лет. Отметины, произведенные небесными камнями, свидетельствуют, что в отдаленную эпоху формирования планетной системы околосолнечное пространство (по крайней мере до орбиты Сатурна) было насыщено множеством отдельных твердых тел, из которых постепенно сложились планеты и спутники. И даже после того, как формирование планет и спутников в основном завершилось, остаток этих твердых тел долгое время продолжал двигаться в пространстве. Необычные спутники, обнаруженные на петлеобразных орбитах, позволяют понять, как формировались планеты. Испещренное кратерами ледяное тело Фебы, крупнейшего из нерегулярных спутников Сатурна, похоже на ядро кометы, захваченное с околосолнечной орбиты. Кратерам на поверхности Фебы даны имена героев-аргонавтов: самый большой, наверху — Язон, слева от него — Эргин, а внизу, у границы с тенью — Оилей.

Архитектурные особенности Дионы

Внешняя сглаженность ландшафтов спутника Сатурна Дионы, наблюдаемой издалека, входит в противоречие с истинной природой ее поверхности. На ледяных пустынях этой луны фактически царят сложные системы, состоящие из множества поколений молодых в геологическом смысле, весьма отчетливых и вместе с тем очень прихотливо переплетенных разломов, которые на самом деле охватывают все видимое на верхнем снимке полушарие этой луны (таким образом разъясняется загадка прежде непонятных и интригующих "линий"), к тому же лед пробит во многих местах метеоритными кратерами.

Большинство наблюдаемых кратеров имеет ясно выраженные стенки и отложения темноватого материала в своей глубине. Как и в случае других сатурнианских лун, оползни на Дионе могут время от времени обнажать более чистый лед, в то время как более темные материалы имеют тенденцию накапливаться в низинах, у основания впечатляющих уступов и на равнинах.

Ландшафт, запечатленный на нижнем снимке (область, именуемая Carthage Linea - Карфагенские линии), соответствует 15,4° северной широты и 330,3° западной долготы. Север здесь расположен выше и пятьюдесятью градусами левее. Изображение было получено в видимом зеленом свете с помощью узкоугольной камеры, установленной на АМС "Кассини", 11 окт. 2005 года, с расстояния приблизительно 19 600 километров от поверхности Дионы. Разрешение составило примерно 230 метров на пиксель.

Диона - это четвертый по величине из так называемых "классических" спутников Сатурна, известных еще в докосмическую эру, ее диаметр составляет 1126 километров. Диона была открыта астрономом Джованни Кассини в 1684 году. Несмотря на то, что этот спутник состоит в основном из водяного льда, он имеет аномально высокую для этого района Солнечной системы плотность (1,4 г/см3). Исходя из этого, специалисты предполагают, что внутри Дионы содержится большое количество каменного материала.

Расстояние от Дионы до Сатурна составляет 377 400 километров. Температура поверхности Дионы очень близка к температуре на Титане и составляет минус 186 градусов по шкале Цельсия. Однако в отличие от Титана, Диона лишена атмосферы.

Полет "Кассини" позволил подтвердить данные, согласно которым в прошлом этой луны встречались эпизоды так называемой криовулканической активности, обширного явления, захватывавшего целый ряд различных областей и выносившего на поверхность спутника криовулканические потоки. Считается, что эти эпизоды явились результатом приливно-отливных процессов разогрева, вызванных орбитальным взаимодействием с другим спутником Сатурна - Энцеладом. Так как по числу мелких кратеров, которые удалось рассмотреть на поверхности, Диона заметно опережает Энцелад, был сделан вывод, что поверхность Дионы старше.

Миссия "Кассини-Гюйгенс" - это совместный проект NASA, Европейского космического агентства (ESA) и Итальянского космического агентства. Управление аппаратом поручено Лаборатории реактивного движения (JPL, Пасадена).

Спутник Сатурна Диона на фоне тени колец Сатурна, снятый широкоугольной камерой "Кассини" 9 октября 2005 года с расстояния в 1,8 миллиона километров. В нижней левой части диска можно заметить кратеры Дидо (Dido) и Антенор (Antenor). В кольцах выше видима темная "щель Кассини" между кольцами "A" и "B". Фото NASA/JPL/Space Science Institute с сайта saturn. jpl. nasa. gov

Область, именуемая Carthage Linea. Изображение получено с помощью узкоугольной камеры 11 октября 2005 года, с расстояния приблизительно 19 600 километров от поверхности Дионы. Фото NASA/JPL/Space Science Institute с сайта saturn. jpl. nasa. gov

Загадочный спутник Энцелад

Имя гиганта Энцелада, погребенного, согласно древнегреческой мифологии, под вулканом Этна на средиземноморском острове Сицилия, получил в свое время один из спутников Сатурна, о котором и пойдет речь дальше. Среди характеристик Энцелада укажем, что его диаметр составляет 505 км, радиус его орбиты составляет 238 тыс. км и это второй спутник среди спутников планет солнечной системы, у которого есть атмосфера (первый - самый большой спутник Сатурна Титан) и магнитное поле. Атмосфера состоит преимущественно из воды (в виде частиц льда, пара и ионизированных молекул), а также добавки в виде молекулярного водорода, молекулярного азота, углекислого и угарного газов.

С небольшим ледяным спутником Сатурна Энц. связаны едва ли не самые захватывающие открытия, сделанные в ходе экспедиции американской АМС "Кассини". И еще больше открытий ожидают от Энц. в будущем. Первые сведения о необычном с точки зрения земной геологии строении Энц. появились еще в авг. 1981г. , в ходе сближения с этим небесным телом "Вояджера-2", который передал на Землю снимки необычного гладкого ландшафта, который свидетельствовал о том, что эта луна была геологически активна по крайней мере 100 млн. лет назад. Однако удовлетворительного объяснения тому обстоятельству, что крошечный Энц. (D ~ 500км. ) некогда был столь горяч, что плавился, дать никто не мог. Энц. вряд ли может содержать достаточное количество радиоактивных материалов, чтобы разогреваться за их счет, его орбита недостаточно эксцентрична для того, чтобы нагрев объяснить приливно-отливными взаимодействиями с планетой-гигантом (орбита Энц. - 237378 км от Сатурна, это две трети расстояния от Земли до Луны (384 400 км), и там нет даже достаточного количества аммиака, чтобы этим можно было обосновать пониженную температуру плавления поверхности луны. После "Вояджера" исследователи просто отложили проблему Энц. на неопределенное время, сочтя ее на текущем этапе неразрешимой (некоторые планетологи, впрочем, считали и считают, что разогреть внутренности Энц. и послужить причиной его "водного вулканизма" могли бы приливно-отливные взаимодействия между Энц. и Мимасом - соседним спутником Сатурна).

- На данном изображении показана одна из возможных моделей работы холодных гейзеров на Энцеладе, где разогрев идет за счёт гравитационно-приливных сил.

Подобные гейзеры выстреливают в высоту на 100км.

Влияние приливных сил на Энцелад - АТМОСФЕРА

Только в начале 2005г. "Кассини", направив на Энц. свои более совершенные фотокамеры и приборы, смог сдвинуть изучение Энц. с мертвой точки. Результаты, полученные в ходе пролетов этого спутника 17. 02. ; 9. 03. и 14. 06. , ошеломили и восхитили ученых. По установленному графику следующий "контакт" с Энц. произошёл 12. 03. 2008г. И в очередной раз высоту этого пролета решено снизить до 100км - это стало новым рекордным сближением. Крошечная луна, может похвастаться разреженной атмосферой, состоящей из водяного пара с примесью азота, углекислого газа и т. д. Простейшие молекулы на основе углерода (то есть простейшая органика; простые органические соединения включают в себя углекислый газ и молекулы, содержащие водород и углерод, - вроде метана, этана и этилена) были обнаружены в районе его южного полюса. Сам южный полюс Энц. представляет собой своего рода райское местечко в условиях ледяной пустыни - там царят более высокие (если сравнивать с ожидаемыми минус 203 градусами С) температуры - минус 1830. Энц. отражает почти 100% света, поскольку покрыт льдом (плотность Энц. 1,1 г/см3), поэтому температура там по идее должна быть очень низкой. Кроме всего прочего, южный полюс Энц. - это средоточие геологической активности. Данная область исчерчена параллельными трещинами длиной около 130км, отстоящими одна от другой на 40км. Эти трещины, получившие наименования "тигриных полос", изрыгают пар и крошечные капельки воды, которые кристаллизуются на поверхности Энц. уже тысячу лет. Температура около этих полос на несколько десятков градусов выше, чем на окружающих равнинах. Мельчайшие ледяные осколки - это, вероятно, основной источник частиц, которые непрерывно пополняют наиболее удаленное и самое широкое кольцо Сатурна, кольцо "E", растянувшееся на 302 557км. "Кассини" тогда (июль 2005) так и не смог обнаружить никаких ледяных гейзеров или ледяных вулканов, но почти полное отсутствие аммиака и объемы покидающего спутник водяного пара позволяли предположить, что вулканические процессы на Энц. все-таки продолжаются, и все это может считаться своеобразным водным вулканизмом.

"Мы обнаружили простейшую органику в "тигриных полосах", - заявил на 37-й ежегодной встрече Отделения планетарных наук Американского астрономического общества, работающей в Кембридже, доктор Роберт Браун, рук. группы визуальных и инфракрасных спектрометрических исследований Аризонского университета (Тусон, США). - Метан был, вероятно, заперт в глубинах Энц. со времен формирования Солн. системы, и теперь он просачивается сквозь щели". Визуальный и инфракрасный спектрометры не смогли обнаружить азот, однако ионный масс-спектрометр "Кассини", похоже, все же зарегистрировал следы его присутствия в атмосфере Энц. Все остальные показания этих двух очень различных по принципу действия приборов (в одном случае регистрируется спектр излучения вещества, а в другом - его состав определяется путем разделения ионизованных частиц по массам в магнитном поле) полностью совместимы между собой, что позволяет поверить в надежность полученных результатов. "Так что мы имеем дело с подповерхностной жидкой водой, простейшей органикой и водяным паром. За долгие годы (а возраст Энц. составляет приблизительно 4,5 млрд. лет, точно так же как и у Земли и остальной части Солн. системы) нагревание этого "коктейля" из простой органики, воды и азота могло породить некоторые из самых основных стандартных кирпичиков жизни, - фантазирует Браун. - Случилось ли нечто подобное на Энц. ? Это пока не ясно, но Энц. очень похож на юпитерианскую луну Европу (хотя Энц. в 6 раз ее меньше) и планету Марс, и теперь он должен стать местом, где мы в конечном счете будем искать жизнь".

Ключевая информация может также поступить от магнитометров "Кассини". Во всяком случае, именно колебания магнитного поля Европы в свое время убедили специалистов в том, что ее подповерхностный океан - реальность. Возможно то же самое случится и с Энц. В настоящее время данные анализируются учеными лондонского Имперского колледжа.