Перед вами последний портрет Сатурна и его величественной системы колец, сделанный космическим аппаратом NASA "Кассини" 13 сентября 2017 года. Через 48 часов зонд рухнул в туманную атмосферу газового гиганта, где распался на крошечные частицы, став частью планеты.
"Кассини" был первым — и пока остается последним — искусственным спутником Сатурна, проработав на орбите с 1 июля 2004 года и до момента ликвидации, которая была вынужденной мерой во избежание загрязнения потенциально обитаемых спутников.⠀Наследие "Кассини" еще десятилетиями будет использоваться в исследованиях, расширяющих наши знания о Сатурне, его сложных кольцах и многочисленных спутниках. "Кассини" — одна из самых важных и потрясающих миссий в истории изучения космического пространства.
Перед вами последний портрет Сатурна и его величественной системы колец, сделанный космическим аппаратом NASA "Кассини" 13 сентября 2017 года. Через 48 часов зонд рухнул в туманную атмосферу газового гиганта, где распался на крошечные частицы, став частью планеты.
"Кассини" был первым — и пока остается последним — искусственным спутником Сатурна, проработав на орбите с 1 июля 2004 года и до момента ликвидации, которая была вынужденной мерой во избежание загрязнения потенциально обитаемых спутников.
Наследие "Кассини" еще десятилетиями будет использоваться в исследованиях, расширяющих наши знания о Сатурне, его сложных кольцах и многочисленных спутниках. "Кассини" — одна из самых важных и потрясающих миссий в истории изучения космического пространства.
14 сентября 2017 года космический аппарат NASA "Кассини" сделал последний снимок в своей карьере. Через несколько часов он должен был войти в атмосферу Сатурна и завершить почти 20-летнее путешествие, 13 лет из которых аппарат исследовал систему окольцованного гиганта.
На снимке показана ночная сторона Сатурна, которая в момент наблюдения не получала прямых солнечных лучей. Однако планета не выглядит черной, так как ее верхние слои атмосферы мягко освещались светом, отраженным от колец.
Снимок был получен 14 сентября в 19:59 UTC (22:59 по московскому времени) широкоугольной камерой "Кассини" с расстояния около 634 000 километров от Сатурна. Масштаб изображения составляет примерно 17 километров на пиксель. Параллельно работали научные приборы зонда, продолжая собирать бесценные данные и отправлять их на Землю.
Интересная деталь: в момент съемки место будущего погружения находилось на ночной стороне планеты. Однако Сатурн вращается, поэтому к моменту погружения эта область уже освещалась солнечным светом.
На следующий день, 15 сентября 2017 года, "Кассини" начал свой последний маневр. Аппарат вошел в верхние слои атмосферы Сатурна на скорости около 113 000 километров в час (примерно 31,39 километра в секунду). Его двигатели работали на полной мощности, помогая удерживать антенну направленной к Земле с целью передачи последних научных данных. Когда атмосфера стала достаточно плотной, аппарат потерял устойчивость, связь прервалась — и "Кассини" разорвало, расплавило и рассеяло в облаках Сатурна. То есть "Кассини" фактически стал частью газового гиганта.
Для чего было нужно уничтожать аппарат?
К концу миссии "Кассини" почти исчерпал запас топлива, необходимого для постоянной корректировки орбиты. Теоретически его можно было бы оставить в системе Сатурна и в таком состоянии, продолжая собирать данные. Однако без возможности контролировать траекторию зонда появлялся огромный риск столкновения с одним из спутников планеты.
Особенно важно было уберечь 504-километровый Энцелад, у которого обнаружили глобальный подповерхностный океан со всеми компонентами, необходимыми для зарождения и поддержания жизни в ее земном понимании. Это один из главнейших объектов со статусом потенциально обитаемого мира в пределах Солнечной системы.
Если присутствие земных микроорганизмов на аппарате, переживших 20-летнее космическое странствие, кажется маловероятным, то остатки топлива и технические материалы — абсолютно реальная угроза, способная загрязнить окружающую среду и исказить данные будущих исследований. Проще говоря, последствия такого падения могли бы привести, например, к ложным биомаркерам, а значит, следующие миссии стоимостью в миллиарды долларов пошли бы по ложному следу, у которого нет никакой научной ценности.
Именно поэтому финал "Кассини" — как и любых других аппаратов, созданных для исследования газовых гигантов, — был предопределен: к концу миссии рукотворный объект должен быть направлен в атмосферу планеты для уничтожения.
Последний снимок получился удивительно символичным.
На нем нет самого "Кассини". Нет огня, падения или вспышки. Только огромная планета, ее ночная сторона, мягко подсвеченная собственными кольцами, и область, где через несколько часов завершится одна из самых выдающихся космических экспедиций в истории.
"Кассини" сделал последний снимок Сатурна — а затем отправился в его гравитационные объятия.
Интересный факт: кольца Сатурна настолько большие и яркие, что их видно в относительно небольшие телескопы с Земли с расстояния, превышающего миллиард километров.
Перед вами необработанный снимок мощного вихря на северном полюсе Сатурна, находящегося в центре загадочного шестиугольника — одной из самых необычных атмосферных структур в Солнечной системе. Кадр был получен космическим аппаратом NASA "Кассини" 27 ноября 2012 года.
Гигантский шестиугольник Сатурна — это атмосферный феномен, не встречающийся больше нигде в Солнечной системе. В поперечнике он достигает примерно 25 000 километров, а длина каждой стороны составляет 13 800 километров. Для сравнения: средний диаметр Земли — 12 742 километра.
Вихрь, который не исчезает
Впервые шестиугольник вместе с его центральным вихрем был замечен зондами NASA "Вояджер-1" и "Вояджер-2" еще в 1980-х годах. Спустя четверть века, в 2006 году, аппарат "Кассини" вновь обнаружил его на том же месте.
Продолжительные наблюдения "Кассини" показали, что шестиугольник вращается против часовой стрелки со скоростью 530 км/ч, совершая полный оборот за 10 часов 40 минут. При такой скорости его правильная геометрическая форма выглядит еще более загадочно. Обычно вихри имеют округлую форму — как вихрь на южном полюсе Сатурна или Большое красное пятно на Юпитере.
Инфракрасные наблюдения показали, что в пределах шестиугольника есть участки с менее плотной облачностью, позволяющие увидеть более глубокие слои атмосферы Сатурна — как минимум примерно на 75 километров ниже облаков, видимых в обычном свете. При этом сама структура не ограничивается верхней облачной зоной: было установлено, что она простирается и выше, поднимаясь более чем на 300 километров над основными облачными слоями.
Кроме того, над этой областью были выявлены последовательные слои дымки, состоящие из частиц сконденсированных углеводородов, возникающих в результате фотохимических реакций.
Вихрь в центре шестиугольника — самое теплое место на всей планете. Если в других районах Сатурна температура держится не выше −185 °C, то в этой области атмосфера "разогрета" до −122 °C.
Кстати, в центре вихря можно увидеть характерный "глазок" — как у земных тропических циклонов.
Однако эта буря в два раза сильнее самого мощного урагана, когда-либо зафиксированного на Земле.
Почему шестиугольник?
У ученых пока нет окончательного объяснения этого феномена. Однако ведущая гипотеза предполагает, что шестиугольник образуется из-за взаимодействия струйных течений в атмосфере планеты.
В пользу этой версии говорит эксперимент команды исследователей из Оксфордского университета. Ученые использовали цилиндрическую емкость с водой, имитировавшую атмосферу Сатурна, установленную на медленно вращающейся платформе. Внутри системы находились кольца разного диаметра, которые также вращались, но быстрее самой емкости. Изменяя скорость вращения этих колец, которым была отведена роль многослойной структуры атмосферы, исследователи добились формирования вихрей на "полюсах", отклонявшихся от округлой формы. При определенных условиях они приобретали форму треугольника, квадрата, овала и, наконец, шестиугольника.
Уникальная асимметрия
Интересно, что на южном полюсе Сатурна также зафиксирован мощный вихрь, но без шестиугольной структуры. Там ураган имеет обычную круглую форму с четким "глазком" в центре. Почему северный и южный полюса ведут себя настолько по-разному, — еще одна загадка газового гиганта.
Шестиугольник Сатурна также меняет цвет в зависимости от времен года и солнечной активности. Снимки "Кассини" показали, что в разные периоды вихрь может быть серым, золотистым или даже приобретать голубоватую окраску.
Шестиугольник на северном полюсе Сатурна — одна из самых загадочных атмосферных структур Солнечной системы. Это образование показывает, насколько сложны и непредсказуемы могут быть процессы на газовых гигантах.
Перед вами часть кольцевой системы Сатурна, запечатленная космическим аппаратом NASA "Кассини" 28 мая 2009 года. Благодаря особому углу освещения Солнцем кольца выглядят как гигантская золотая виниловая пластинка.
Свет, пробиваясь сквозь тонкие слои частиц, состоящих преимущественно изо льда, подчеркивает сложную структуру колец — сотни узких полос и разрывов.
Обратите внимание на вертикальную темную полосу в правой нижней части кадра — это не артефакт съемки, а тень, отброшенная небольшим "пастушьим" спутником Пандора, который остался за пределами кадра.
Пандора имеет неправильную вытянутую форму и размеры примерно 110×88×62 километра. Для сравнения: средний диаметр Сатурна составляет 116 460 километров.
Кольца Сатурна состоят из бесчисленного множества фрагментов льда, камня и пыли, размеры которых сильно различаются: от мельчайшей пыли диаметром в несколько микрометров до глыб размером в несколько десятков метров. Большинство фрагментов — почти чистый водяной лед, который столь хорошо отражает солнечный свет.
Несмотря на то, что диаметр кольцевой системы превышает 270 000 километров, ее средняя толщина составляет всего около 30 метров.
Данные, полученные в ходе миссии "Кассини", показали, что возраст колец может составлять "всего" 100–200 миллионов лет, что делает их значительно моложе самой планеты, возраст которой превышает 4,5 миллиарда лет.
Одна из ведущих гипотез гласит, что кольца Сатурна появились в результате разрушения ледяного спутника Кризалис, который в ходе сложного резонансного взаимодействия с крупными лунами был выброшен на нестабильную орбиту. В итоге он подошел слишком близко к планете и был разорван ее приливными силами. Разноразмерные обломки постепенно распределились вокруг планеты и образовали современные кольца.
Примечательно, что сатурнианские кольца постепенно разрушаются. Частицы льда непрерывно падают на планету под действием гравитации и магнитного поля — это явление называют "кольцевым дождем". Расчеты и моделирование показывают, что каждую секунду кольцевая система "худеет" примерно на 10 тонн. Если этот процесс продолжится с такой же скоростью, то примерно через 100 миллионов лет большая часть колец исчезнет.
Перед вами три радиолокационных изображения одного и того же прибрежного региона моря Лигеи (лат. Ligeia Mare) — углеводородного моря на Титане, крупнейшем спутнике Сатурна. Снимки были получены с помощью космического аппарата NASA "Кассини" в 2007, 2012 и 2014 годах.
Первый снимок, сделанный в апреле 2007 года, — контрольный. Ничего необычного. Но на втором (июль 2012) внезапно появляется яркое пятно — словно кусок суши обнажился из-под жидкости. К августу 2014 года его внешний вид изменился: объект стал намного тусклее, но при этом вдвое больше, увеличившись с 75 до 160 квадратных километров.
Что это такое?
В попытках объяснить это "нечто" ученые выдвинули три гипотезы:
Вероятно, мы имеем дело с колебаниями уровня моря (приливы и отливы). Падение уровня "водоемов" приводит к частичному обнажению материала, который обычно скрыт под слоем жидких углеводородов.
Может быть, это локальные волны? Эта гипотеза провалилась, так как последующие наблюдения показали, что высота волн на Титане не превышает сантиметра.
NASA связало аномалию с формированием и разрушением необычных айсбергов. Море Лигеи состоит из жидких углеводородов — преимущественно метана. Температура на поверхности Титана около -179 градусов Цельсия, что позволяет метану и этану существовать в жидком виде. Но при сезонном охлаждении или изменении давления эти органические соединения замерзают, формируя плавающие глыбы — аналоги земных айсбергов. Процесс может начинаться вокруг центров кристаллизации — твердых частиц, попавших в жидкость: пылинок из атмосферы или обломков породы с берега. Вокруг таких "зародышей" нарастает лед, образуя массивные структуры. Но стоит температуре повыситься, и это природное образование начинает разрушаться, что мы видим на третьем изображении (яркая вершина исчезла, а массивное основание "пришвартовалось" к берегу).
Мое объяснение
Титан — это слоеный торт. Поверхностная порода и "водоемы" лежат на толстом слое льда, под которым скрывается океан жидкой воды.
Вся эта сложная и достаточно подвижная конструкция вращается вокруг гигантского Сатурна, гравитационное притяжение которого порождает приливные силы, вызывающие искажение формы спутника. В ходе таких "приливов" поверхность Титана может подниматься и опускаться на ощутимые 10 метров.
При внимательном рассмотрении снимков за 2007 и 2014 годы, можно увидеть, что изменения испытала вся прибрежная область, попавшая в кадр. Наиболее заметные трансформации я выделил желтым цветом:
Моря и озера Титана — относительно неглубокие "водоемы" с максимальной глубиной около 300 метров. Естественно, что у берегов этот параметр намного меньше, так что во время "прилива", когда ледяной слой поднимается, он становится видимым с орбиты. В результате таких подъемов лед фрагментируется в наиболее слабых местах, после чего его пласты взаимодействуют друг с другом подобно литосферным плитам на Земле. Каждое такое приливное воздействие перекраивает поверхность спутника, что мы и видим на снимках "Кассини".
Дальнейшие исследования
В июле 2028 года к Титану отправится миссия NASA Dragonfly — дрон-вертолет, который будет исследовать поверхность спутника с высоты птичьего полета. Одна из его главных задач — изучение морей и озер Титана.
Так что в обозримом будущем мы, скорее всего, точно узнаем, что стало причиной аномальных изменений в море Лигеи.
На изображении запечатлен шестой по размеру спутник Сатурна — 504-километровый Энцелад. Цветной снимок был получен космическим аппаратом NASA "Кассини" 25 января 2009 года.
Одна сторона Энцелада освещена Солнцем, другая — отраженным от атмосферы Сатурна солнечным светом. На южном полюсе видны струи водяного пара, вырывающиеся из-под поверхности. 9 октября 2008 года "Кассини" пролетел сквозь струи и провел анализ выбрасываемого материала; полученные данные однозначно указали на наличие соленого подповерхностного океана.
Скрытый под ледяной корой соленый океан делает Энцелад одним из наиболее перспективных мест для поиска внеземной жизни. Будущие исследования этого удивительного спутника могут стать ключом к пониманию того, насколько распространена жизнь во Вселенной.
Перед вами улучшенное изображение 396-километрового Мимаса, ледяного спутника Сатурна. Снимок был получен в январе 2005 года космическим аппаратом NASA "Кассини", который в момент наблюдения находился на расстоянии 215 273 километра от спутника.
Огромное ударное образование чуть ниже центра наблюдаемой стороны спутника представляет собой 139-километровый кратер Гершель и его центральный пик высотой около шести километров. Если бы на Земле существовал кратер такого же масштаба (по относительным размерам), то его диаметр превышал бы 4 000 километров (почти средняя протяженность России с севера на юг или Австралии с запада на восток). Примечательно, что Мимас — самый маленький из известных астрономических объектов, собственная гравитация которого обеспечила ему приблизительно сферическую форму. Интересное по теме: ▪ Новое исследование: спутник Сатурна Мимас скрывает молодой океан.
Поверхность Дионы, 1123-километрового спутника Сатурна, поражает контрастами — темные, древние области соседствуют с яркими серо-белыми участками. Эти светлые регионы представляют собой водяной лед, который был обнажен в результате метеоритных ударов и/или тектонической активности.
Преимущественно темный цвет обеспечивает относительно тонкий слой пыли (меньше метра), которая неторопливо оседала на поверхность после бесчисленных столкновений Дионы с "космическими камнями".
Снимок был получен узкоугольной камерой космического аппарата NASA "Кассини" 23 июля 2012 года с расстояния примерно 418 000 километров от спутника.
Около трети массы спутника составляет скалистое ядро, а остальные две трети — водяной лед. Средняя температура на поверхности Дионы составляет -186 градусов Цельсия, так что местный лед настолько тверд, что по механическим свойствам практически не отличается от камня. Это объясняет, почему геологические структуры и ударные образования Дионы способны сохранять столь четкие формы на протяжении миллиардов лет.
Диона совершает полный оборот вокруг Сатурна за 2,737 земных суток (65 часов 41 минуту), находясь на среднем расстоянии в 377 400 километров от планеты. Спутник движется по практически идеальной круговой орбите с эксцентриситетом всего 0,0022 и находится в приливном захвате, подобно нашей Луне, поэтому всегда обращен к Сатурну одной стороной.
Интригующая особенность Дионы — ее магнитное взаимодействие с Сатурном. Во время близких пролетов "Кассини" зафиксировал возмущения в магнитосфере планеты, вызванные Дионой, что позволило предположить существование слабого магнитного поля у самого спутника либо наличие проводящей жидкости под его ледяной корой (соленого подповерхностного океана).
Перед вами один из самых удивительных снимков космического аппарата NASA "Кассини" — галактика Сомбреро, расположенная в 28 миллионах световых лет от нас.
Ее необычная форма, напоминающая мексиканскую шляпу, создается благодаря двум компонентам — яркому центральному балджу (выпуклости в центре галактики) и темной полосе космической пыли, опоясывающей галактику по экватору.
Интересно, что масса этой галактики примерно в 800 миллиардов раз больше массы нашего Солнца, а в ее центре находится сверхмассивная черная дыра, масса которой равна миллиарду солнечных масс! Именно из-за этого центр галактики светится так ярко — это свечение создается раскаленным газом, падающим в черную дыру.
Удивительно, но этот снимок "Кассини" сделал, находясь у Сатурна — на расстоянии около 1,4 миллиарда километров от Земли.
Подповерхностные океаны на спутниках газовых гигантов — не редкость в нашей Солнечной системе. К Европе и Ганимеду у Юпитера, Энцеладу и Дионе у Сатурна и, возможно, Тритону у Нептуна теперь можно добавить еще одного кандидата — Мимас, спутник Сатурна.
Мимас — небольшой спутник Сатурна диаметром всего 396 километров, внешне напоминающий «Звезду Смерти» из киноэпопеи «Звездных войн» из-за огромного 140-километрового кратера Гершель. Поверхность сатурнианского спутника, испещренная множеством ударных образований, не давала ученым никаких намеков на существование жидкого океана под ледяной корой.
Однако данные миссии "Кассини" показали странные неравномерности в орбите этого маленького спутника. Такие аномалии могли быть вызваны двумя причинами:
Наличием каменного ядра очень необычной формы;
Присутствием жидкого подповерхностного океана.
Компьютерное моделирование, проведенное международной командой исследователей, указывает на второй вариант как наиболее вероятный. Первая гипотеза оказалась ошибочной — чтобы вызывать наблюдаемые орбитальные аномалии, ядро Мимаса должно было бы иметь форму блина, что физически крайне маловероятно.
Самый молодой океан Солнечной системы
"Мимас — небольшая луна, и ее сильно кратерированная поверхность не давала никаких намеков на скрытый океан под ней, — объясняет доктор Ник Купер, соавтор исследования из Лондонского университета королевы Марии. — Наше открытие добавляет Мимас в эксклюзивный клуб спутников с подповерхностными океанами, но с особым отличием: его океан удивительно молод, его возраст не превышает 25 миллионов лет".
В зависимости от используемой модели, возраст подповерхностного океана Мимаса может составлять от 2 до 25 миллионов лет. Для сравнения, подповерхностному океану юпитерианской Европы около 4,5 миллиарда лет — примерно столько же, сколько самой Солнечной системе.
Если модели верны, то океан Мимаса надежно изолирован от агрессивной среды космоса ледяным панцирем толщиной от 20 до 30 километров.
"Существование относительно недавно образовавшегося океана делает Мимас главным кандидатом для изучения учеными, исследующими происхождение жизни", — подчеркивает доктор Купер.
Подповерхностный океан Мимаса может подарить ученым уникальную возможность изучить, как быстро могут формироваться условия, потенциально пригодные для возникновения жизни. Если в таком молодом океане будут обнаружены хотя бы предбиотические соединения, то это может полностью изменить наше понимание скорости эволюционных процессов.
Наследие легендарной миссии "Кассини"
Это открытие стало возможным благодаря данным космического аппарата «Кассини» — результату международного сотрудничества NASA, Европейского и Итальянского космических агентств. Зонд провел в системе Сатурна 13 лет, детально изучая планету, ее кольца и многочисленные спутники. Данные, собранные за это время, продолжают приводить к значимым открытиям.
Миссия «Кассини» завершилась 15 сентября 2017 года, когда аппарат был преднамеренно направлен в атмосферу Сатурна, где сгорел, чтобы избежать возможного химического загрязнения потенциально обитаемых спутников, которое могло бы создать ложные биомаркеры при будущих исследованиях.
"Это была замечательная командная работа: коллеги из пяти разных учреждений и трех разных стран объединились под руководством доктора Валери Лэйни, чтобы раскрыть еще одну интересную и неожиданную особенность системы Сатурна", — резюмировал доктор Купер.
Большая часть Энцелада здесь освещена солнечным светом, отраженным от планеты Сатурн! В результате обычно белоснежный спутник окрашивается в золотистый цвет. Яркий тонкий полумесяц справа — единственная часть Энцелада , непосредственно освещенная Солнцем. На нижней левой части фото заметны шлейфы кристаллов льда, которые, как считается, образовались в глубинах подповерхностного океана.
5 июля 2022 года космический аппарат NASA "Юнона" обратил свой взор на юпитерианский спутник Ио, находясь на расстоянии около 80 000 километров от его поверхности.
Воспользовавшись инфракрасным картографом JIRAM (Jovian Infrared Auroral Mapper), зонд получил инфракрасное изображение спутника, которое стало картой вулканической активности одного из его полушарий.
Чем ярче цвет на изображении — тем выше температура, зафиксированная прибором. Каждая яркая точка на поверхности Ио — это активный вулкан, извергающийся в момент наблюдения.
Ио — чемпион Солнечной системы по вулканической активности. На спутнике со средним диаметром всего 3 642 километра насчитывается свыше 400 действующих вулканов. Чем объясняется такая бурная вулканическая активность? Главная причина — мощнейшие приливные силы, возникающие из-за гравитационного воздействия Юпитера и соседних спутников.
Ио находится в 350 000 километрах от газового гиганта (для сравнения, Луна удалена от Земли на 384 400 километров, но Юпитер в 318 раз массивнее нашей планеты), так что Юпитер является источником чудовищных приливных сил. Кроме того, Ио оказался в "гравитационной ловушке" между Юпитером и другими крупными спутниками — Европой и Ганимедом. Их совместное гравитационное воздействие непрерывно "мнет" и "растягивает" Ио, разогревая его недра до экстремальных температур; поверхность спутника периодически поднимается и опускается на 100 метров!
В ходе наиболее интенсивных извержений, вулканы Ио могут "выстреливать" на высоту до 500 километров, отправляя в космическое пространство серу и диоксид серы. Из-за этой активности спутник постоянно "худеет" — по оценкам ученых, около тонны материала в секунду уходит в космическое пространство, большая часть которого захватывается магнитным полем Юпитера, формируя плазменный тор вокруг планеты.
Стоит отметить, что многие яркие точки на изображении представляют собой не просто вулканы, а целые лавовые озера или поля, некоторые из которых покрывают площадь в сотни квадратных километров.
Комментарии