Сатурн - Властелин Колец
Заходите к нам на форум: задавайте вопросы - получайте ответы!
Исследование Солнечной Системы - Сатурн
Спутники
Основные спутники
Страница: Спутники Сатурна, Кассини и Сатурн, Обзор лун Сатурна (Part #1, Part #2, Part #3), Тайны Мимаса;
Сатурн: Властелин Колец

Загадки лун Сатурна

ОБЗОР ЛУН САТУРНА

ЧАСТЬ I

    За четыре года, проведенных на орбите Сатурна, зонд космического аппарата «Кассини» совершил сотни неожиданных открытий. С его помощью астрономы смогли рассмотреть систему колец шестой по удаленности от Солнца планеты и понять природу многих ее спутников. На одном из них ученые надеются найти признаки жизни.

    Летом 1610 года Галилео Галилей смотрел на Сатурн в телескоп и заметил что-то странное. По обе стороны от планеты виднелись два небольших выступа. Телескоп итальянского астронома и механика был слишком слаб, чтобы понять, что же именно он обнаружил. Полвека спустя голландский ученый Христиан Гюйгенс воспользовался более мощным телескопом, рассмотрел вокруг Сатурна кольца и в своей книге «Система Сатурна» сумел объяснить феномен: этот гигант «кольцом окружен тонким, плоским, нигде не прикасающимся, к эклиптике наклоненным».

На представленном снимке запечатлены сразу три луны. Блестящий Энцелад (диаметр 504 км) заметен в центре, рядом с большой тенью от колец планеты-гиганта; Пандора (в самой широкой части 81 км) небольшой яркое пятнышко около колец; Мимас (диаметр 396 км) заметен в нижнем правом углу. этот обзор получен с освещенной стороны Сатурна и немного ниже плоскости колец, широкоугольной камерой Кассини 28 июля 2007 с расстояния 291 000 км от Энцелада.
ЛУННОЕ ТРИО САТУРНА

    Прошло еще триста лет. Американское космическое агентство НАСА отправило к Сатурну в конце 1970-х -начале 1980-х три зонда. Они сделали удивительное открытие: вокруг планеты обращаются сотни тонких колец, сливающихся друге другом. На фотографиях, полученных с космического корабля «Кассини» в XXI веке, и вовсе красовалось бесконечное чередование полосок, словно перед нами - слившиеся друг с другом штрих-коды, наподобие тех. которыми маркируют товары. Как утверждают ученые, вокруг Сатурна вращаются более ста тысяч колец! Эта система достигает гигантских размеров в поперечнике - почти четыреста тысяч километров. Это сравнимо с расстоянием между Землей и Луной.
    В настоящее время различают семь групп колец, главные из которых (кольца A-D) простираются на 70 тысяч километров. Кольца расходятся от планеты, как круги от камня, брошенного в воду. Можно привести и другое сравнение. «Кольцо» Сатурна напоминает грампластинку - старый виниловый диск, изрезанный множеством крохотных желобков. Еще в XVIII веке итальянский астроном Джованни Доменико Кассини предположил, что кольца - это скопления множества твердых частиц. Как известно теперь, здесь встречаются и пылинки размером в тысячные доли миллиметра, и водяные льдины, достигающие нескольких метров в поперечнике. Все они вращаются вокруг планеты независимо друг от друга и поныне претерпевают постоянные изменения. Льдины то раскалываются, то. сталкиваясь друг с другом на небольшой скорости, снова сливаются воедино.
    На снимках с «Кассини» видно также, что кольца окрашены в розовые, серые и коричневатые тона. Это свидетельствует о том. что внутри многих льдинок имеются камешки или другие цветные включения. Есть у колец и своя собственная «атмосфера», состоящая из молекулярного кислорода. Под действием ультрафиолетовых лучей Солнца молекулы воды вымываются из льдинок, а затем распадаются на водород, молекулярный и атомарный кислород. Легкий водород улетучивается в межпланетное пространство. Атомарный кислород снова вмерзает в льдинки, а молекулярный - облачком окружает кольца.

Система основных колец Сатурна и спутник Титан
ОРБИТАЛЬНОЕ ТРИО САТУРНА

    Как возникли кольца вокруг планеты? На этот счет у ученых имеется две основные теории. Согласно первой, один из спутников Сатурна, представлявший собой гигантскую глыбу льда, когда-то столкнулся с астероидом или кометой и полностью разрушился, распавшись на бессчетное множество глыб и крупиц. Из них и образовались огромные кольца, обвившие Сатурн.
    Летом 1994 года весь мир наблюдал за тем, как могут рождаться кольца вокруг планеты-гиганта. Тогда на Юпитер обрушились обломки кометы Шумейкеров-Леви-9. Подобные коллизии нередки в Солнечной системе. Если бы комета чуть изменила курс и прямиком врезалась бы в какой-нибудь спутник Юпитера, состоящий изо льда, то он разлетелся бы как залп салюта, рассыпавшись на мелкие льдинки, которые тоже стали бы кружиться вокруг Юпитера.

ДЖОВАННИ КАССИНИ
ДЖОВАННИ КАССИНИ (1625-1712) В 1669 году итальянский астроном стал директором Парижской обсерватории. На его счету открытие врашения Юпитера и Марса и четырех спутников Сатурна - Ялета, Рен, Тефии и Дноны, а также создание карты Луны. Увлекшись цифрами Фибоначчи, астроном вывел формулу Кассини, оставив след в математике.
ДЖОВАННИ КАССИНИ

    Согласно еще одной разновидности этой гипотезы, некоторые кольца могли образоваться в результате распада малых спутников Сатурна, приблизившихся к планете слишком близко. Возможно, в далеком будущем таким кольцом обзаведется и Марс в результате разрушения его спутника Фобоса, который уже сейчас находится в опасной близости от «предела Роша». Как известно, ни один спутник, преодолевший этот предел, не может уцелеть. Рано или поздно Фобос рассыпется на кусочки; из них образуется кольцо, которое со временем осядет на планету. Любопытно, что сторонники этой теории убеждены, что кольца - это явление временное. Нам, можно сказать, повезло жить в ту эпоху, когда сразу несколько крупных планет окружены сразу несколькими обручами.
    Однако большинство астрономов придерживаются другой версии. Они считают, что процессы формирования планеты и колец вокруг нее протекали параллельно. А это значит, что кольца Сатурна могли образоваться из остатков огромного облака из пыли и газа, которое на заре зарождения Солнечной системы окутывало молодое Солнце. Планеты формировались из той же субстанции. Остатки космических стройматериалов - ледышки и пылинки - вращались среди новоиспеченных небесных тел, постепенно скатываясь в комья спутников. Однако спутники могут образоваться только в некотором отдалении от планеты, иначе сила гравитации быстро их разорвет. Сила тяготения планет-гигантов была настолько мощна, что остатки газового облака долгое время кружили вокруг великанов, пока в какой-то момент не распались на отдельные кольца. Из-за частых столкновений друг с другом, а также действия мощных приливных сил они так и не слились воедино и не образовали очередной спутник. Тем не менее тайна колец Сатурна окончательно не разрешена. Немало загадок хранят и его спутники.

Изображение системы колец Сатурна, полученное с борта Кассини
БОЛЬШИЕ КОЛЬЦА САТУРНА

    У громадного Сатурна и спутник ему под стать. Диаметр Титана - 5150 километров. Эта луна крупнее Меркурия и чуть меньше Марса и похожа на настоящую большую планету, которая однажды преградила путь великану, за что тот превратил ее в свою вечную пленницу. Средняя плотность Титана, впрочем, невелика. Очевидно, он состоит из толстой ледяной оболочки и каменного ядра. В этом отношении Титан похож на такие небесные тела, как Ганимед, Каллисто, Тритон и, вероятно, Плутон. Все они сложены наполовину изольда, наполовину из горных пород.
    Наблюдателю, попавшему на Титан, открылась бы удивительная картина. Высоко над горизонтом светятся огромные кольца Сатурна, озаряющие небо словно вспышки молний. Оранжево-красные тучи отражаются в зеркалах бесчисленных озер, заполненных жидким метаном. Из кратеров вулканов бьют фонтаны воды и аммиака. То тут, то там проносятся смерчи, развивающие скорость до 400 с лишним километров в час. Время от времени на поверхность Титана обрушиваются метановые ливни. По разветвленным речным долинам мчатся потоки жидкого метана, этана, пропана и ацетилена, которые глубоко вгрызаются в оледеневшие берега, выедая в них гигантские тоннели. Непроходимые топи затянуты пленкой из жидких углеводородов.

Это изображение показывает крупным планом волны вещества в кольцах Сатурна. Обзор получен узкоугольной камерой Кассини после успешного выхода на орбиту Сатурна.
БОЛЬШИЕ КОЛЬЦА САТУРНА

    В грунте, пропитанном метаном, вязнут глыбы льда. В воздухе разносится приторный запах, сравнимый со смрадом, исходящим от нефтеперерабатывающих заводов. Странным кажется этот мир, но все же он существует - и в последние годы все больше привлекает внимание-исследователей. Изучать Титан с больших расстояний астрономы не могут. Дело в том, что это единственный спутник в Солнечной системе, окруженный очень плотной атмосферой, непроницаемой ни для человеческого глаза, ни для телескопов. Ее толщина достигает 300 километров и состоит в основном из азота, как и атмосфера Земли. При этом давление воздушной оболочки у поверхности Титана примерно в полтора раза выше, чем на нашей планете. Пока ученые не нашли объяснения этому феномену, ведь с тех пор, как в 1655 году Христиан Гюйгенс открыл Титан, об этом спутнике Сатурна мало что удалось узнать. По убеждению одного инженера, работавшего над проектом «Кассини-Гюйгенс», под завесой облаков скрывается «самое большое белое пятно на карте Солнечной системы».
    Особый интерес ученых вызвал химический состав атмосферы Титана: помимо азота, концентрация которого достигает 90 процентов, в ней содержится также apгoн (не более шести процентов) и «болотный газ» метан (два процента). Похожий состав имела воздушная оболочка Земли на раннем этапе развития. В атмосфере Титана зонд «Кассини» обнаружил десяток различных органических соединений. Лишь в сорока километрах от поверхности спутника плотная завеса, состоящая из ароматических углеводородов, постепенно рассеивается, а эти соединения, конденсируясь, проливаются легким моросящим дождем на поверхность. Мощный слой замерзших органических веществ покрывает Титан: по предварительным подсчетам, высота этих сугробов достигает километра.

ХРИСТИАН ГЮЙГЕНС
ХРИСТИАН ГЮЙГЕНС (1629-1695) Голландский механик, физик и математик, создатель волновой теории света и изобретатель первых маятниковых часов с пусковым механизмом. В 1655 году он открыл спутник Сатурна Титан.
ХРИСТИАН ГЮЙГЕНС

    Углерод в этой атмосфере присутствует в основном в составе метана, а не углекислого газа. По мнению исследователей, в будущем здесь может образоваться и тот самый молекулярный первичный бульон - сложная органика, из которой возникла жизнь на Земле. Известный американский астроном Карл Саган после полетов «Вояджеров» первым предположил, что атмосфера Титана по своему химическому составу весьма похожа на атмосферу нашей планеты в далеком прошлом, до появления бактерий. Хотя, по мнению ряда астрономов, сама постановка вопроса ошибочна. «Мы не можем точно установить, как именно выглядела атмосфера Земли до появления живых организмов. Судя по имеющимся у нас моделям, та первичная атмосфера состояла в основном из азота и углекислого газа. Метан же в ней стал появляться в основном благодаря бактериям». - отмечает геохимик Джеймс Кастинг.

ВЕХИ МИССИИ КАССИНИ-ГЮЙГЕНС
    15 октября 1997 - старт экспедиции «Кассини-Гюйгенс»
    26 апреля 1998 - зонд «Кассини» пролетел над Венерой (высота орбиты - 300 километров)
    24 июня 1999 - зонд «Кассини» пролетел над Венерой во второй раз (высота орбиты - 600 километров)
    18 августа 1999 - зонд «Кассини» пролетел над Землей (высота орбиты -1200 километров)
    1 октября 2000 - начало наблюдений за Юпитером (расстояние - 84.4 миллиона километров)
    6 февраля 2004 - начало наблюдений за Сатурном (расстояние - 70 миллионов километров)
    1 июля 2004 - «Кассини» достиг орбиты Сатурна и стал его искусственным спутником (расстояние до облачного покрова Сатурна составило 19960 километров)
    25 декабря 2004 - от зонда «Кассини» отделился спускаемый аппарат «Гюйгенс»
    14 января 2005 - «Гюйгенс» приземлился на Титане, самом большом спутнике Сатурна. Это первая успешная посадка зонда на спутник другой планеты, не считая Луны
    Июль 2008 - первоначальный срок завершения экспедиции. НАСА решило продлить командировку зонда до середины 2010 года
ВЕХИ МИССИИ КАССИНИ-ГЮЙГЕНС

    Исследования Титана помогут нам понять, что происходило на Земле уже после того, как ее населили первые одноклеточные организмы. В любом случае, как подчеркнул ученый секретарь Института космических исследований РАН Александр Захаров, изучение спутника Сатурна очень важно. Возможно, полученные данные приблизят нас к ответу на вопрос о происхождении жизни на Земле. Правда, Титан находится в десять раз дальше от Солнца, чем Земля, поэтому температура здесь -179 градусов. Белковые соединения на таком морозе существовать не могут. Более того, в таких условиях они просто не могут возникнуть. Как пишет российский астроном Леонид Ксанфомалити. «Титан - это мир глубокого холода; по сравнению с ним климат морозных пустынь Марса представляется испепеляющим зноем». На первый взгляд на Титане слишком холодно для за рождения микроорганизмов, но что, если они там все-таки появились? Кроме того, на поверхности спутника не обнаружено воды, которая породила жизнь на Земле. Тем не менее некоторые экзобиологи полагают, что жизнь на Титане все-таки могла зародиться, но в другой форме - в виде бактерий, питающихся углеводородным снегом и выделяющих метан. Кстати, именно такими, по современным представлениям, и были первобытные земные микроорганизмы.
Александр Волков, журналист, научный обозреватель журнала "Знание-сила" 

Если нужен китайский язык для делового общения обращайтесь в нашу школу.
2005 - , Проект "Исследование Солнечной системы"
Открыт 15.12.2005, E-mail: lobandrey@yandex.ru