Сатурн - Властелин Колец
Заходите к нам на форум: задавайте вопросы - получайте ответы!
Исследование Солнечной Системы - Сатурн
 Исследователи
КА "Cassini"
Страница: КА "Cassini" NASA, Сатурн все ближе (Part #1, Part #2), Орбита Сатурна (Part #1, Part #2, Part #3), Посадка на Титан (Part #1, Part #2.1, Part #2.2), Система Сатурна (Part #1, Part #2, Part #3), Два года миссии (Part #1, Part #2, Part #3), Новые открытия, Первая пятилетка (Part #1, Part #2), Разгадка тайн Сатурна, Проделанная работа (Part #1, Part #2), Луны, кольца и ураганы (Part #1, Part #2, Part #3), 15 лет в космосе! (Part #1, Part #2, Part #3), Продолжаем миссию (Part #1, Part #2, Part #3, Part #4);
Сатурн: Властелин Колец

Космические исследователи

Беспокойный Энцелад

ЧАСТЬ №1    -    ЧАСТЬ №2

    9 октября 2008 г. в 19:06:40 UTC бортового времени Cassini пронесся всего в 25 км от поверхности покрытого льдом Энцелада. Максимальная относительная скорость составляла 17.7 км/с, а точка перицентра лежала над 28°ю.ш„ 97°з.д. Никогда еще станция не проходила так близко от какого-либо спутника Сатурна. А всего через 29 секунд, но уже на высоте 339 км, Cassini прошел точно над южным полюсом Энцелада, чтобы «пощупать» клубы замерзшего водного пара, вырывающегося из трещин «тигровых полос» под ним.
    Исследования во время пятого за время экспедиции целевого пролета возле Энцелада (событие Е5) начались примерно за 8.5 часов до максимального сближения сканированием спутника с помощью бортового радара, измеряющего свойства поверхности по характеристикам рассеянного радиоизлучения. Миллиметровые неровности, средний размер которых меньше длины радиоволны, рассеивают его луч совсем не так, как крупные булыжники, что и позволяет оценить гладкость поверхности покрытого льдом спутника. Кроме того, радар независимо оценивает и расстояние до спутника.
    При помощи композиционного ИК-спектрометра CIRS определялся химический состав поверхности Энцелада и гейзеров - ведь они достаточно плотные и яркие для изучения спектра отраженного ими солнечного света. Еще одним прибором, которому довелось исследовать Энцелад перед рекордно близким пролетом, был панорамный спектрограф UVIS, работающий в УФ-диапазоне на длинах волн 56-190 нм. В его задачу входило сканирование не спутника, а его окрестностей - тончайшей, едва различимой «атмосферы» из атомов и молекул, выбитых с поверхности Энцелада микрометеоритной бомбардировкой и вынесенных наружу теми самыми загадочными гейзерами, изучение которых превратилось едва ли не в главный элемент миссии Cassini к лунам Сатурна.

Cassini сделал этот захватывающий снимок сразу после самого близкого пролета Энцелада. Кратеры - очень редкое явление на ландшафте южной полярной области. Вместо них поверхность изобилует переломами, изгибами и горными хребтами. Сине-зеленые области на снимке покрыты ледяными глыбами. «Тигровые полосы» видны около терминатора.
ИССЛЕДОВАНИЕ СИСТЕМЫ САТУРНА

    После этого космический аппарат совершил разворот, выставив вперед «ловушки» инструментов CDA и INMS, задача которых - определить состав, плотность, скорость и другие характеристики частиц в окрестностях Энцелада.
    Оптическая камера ISS расположена на борту Cassini, противоположном CDA и INMS, поэтому во время максимального сближения она смотрела в сторону от Энцелада, зато в ее поле зрения попал Сатурн. Когда же станция удалилась от Энцелада на достаточное расстояние, чтобы снимки не были смазаны, были сфотографированы и сами «тигровые полосы», из которых бьют гейзеры.
    Шестой целевой пролет возле Энцелада (событие Е6) состоялся всего через три недели после пятого. 31 октября в 17:14:51 UTC на 91-м витке вокруг Сатурна аппарат прошел на минимальном расстоянии около 170 км от поверхности спутника над 28°ю.ш. На этот раз приоритет отдали оптическим инструментам. С использованием специальной методики быстрого программного разворота ученым удалось получить снимки полярных трещин с разрешением всего в 12.3 м и пронаблюдать, какие изменения произошли в окрестностях южного полюса за последние месяцы.
    Данные, полученные в результате пятого и шестого проходов у Энцелада, позволили найти новые следы происходящих на поверхности спутника изменений. Близкий взгляд на южный полюс поразил исследователей своим сходством с тектоникой Земли. Это заставило многих задуматься о процессах, которые происходят в разломах Энцелада. Как выяснилось, извержения на Энцеладе изменяются со временем и воздействуют на магнитосферу Сатурна.
    «Из всех геологических провинций в системе Сатурна, которые исследует Cassini, ничто не интригует и не притягивает внимание так сильно, как самая южная часть Энцелада», - считает Кэролин Порко (Carolyn Porco), руководитель группы по оптическим съемкам Cassini.
    «На Энцеладе найдены следы спрединга* коры, похожего на земной, но с экзотическим отличием: спрединг происходит в одном направлении, подобно движению ленты конвейера, - пояснил на заседании Американского геофизического союза Пол Хелфенстейн (Paul Helfenstein) из Корнеллского университета. - Асимметричность спрединга необычна для Земли и пока не до конца понятна... Мы не знаем точно, какие геологические механизмы контролируют такой спрединг, но видим области дивергенции и роста хребтов, очень похожие на земные, что означает действие подповерхностного нагрева и конвекции».

ИССЛЕДОВАНИЕ СИСТЕМЫ САТУРНА
* Спрединг (от англ. spread - растягивать, расширять) - геодинамический процесс растяжения, выражающийся в импульсивном и многократном раздвигании блоков литосферы и в заполнении высвобождающегося пространства магмой.
ИССЛЕДОВАНИЕ СИСТЕМЫ САТУРНА

    Таким образом, «тигровые полосы» являются неким аналогом серединно-океанских хребтов Земли, где вулканический материал поднимается из недр и обновляет кору. Используя снимки южной области Энцелада, Хелфенстейн реконструировал возможную историю развития «тигровых полос». Кроме того, снимки, выполненные во время пролетов, доказывают, что выброшенное вещество, сконденсировавшись, может создавать ледяные пробки в старых жерлах, перекрывая их, и при этом открываются новые.
    Выбросы Энцелада влияют на всю систему Сатурна, пополняя свежим материалом систему колец, а ионизированными газами - магнитосферу гиганта.

Мозаика составлена из кадров, полученных аппаратом Cassini во время близкого пролета Энцелада 31 октября 2008 г. Показан разлом Багдад (Baghdad Sulcus). Разрешение - 12.3 м/пиксел.
ИССЛЕДОВАНИЕ СИСТЕМЫ САТУРНА

    «Ионы, которые добавляются в магнитосферу, нужно разогнать от орбитальной скорости Энцелада до скорости вращения Сатурна, - отмечает Кристофер Рассел (Christopher Russell) из Университета Калифорнии в ЛосАнжелесе. - И чем больше материала поступает из плюма, тем сложнее Сатурну сделать это, и тем дольше он разгоняет новый материал».
    Тем временем завершился спор относительно происхождения гейзеров: берут ли они начало в подповерхностном океане или это следствие какого-либо другого процесса. Как стало известно в июне 2009 г., ученые из Института ядерной физики Общества Макса Планка обнаружили следы хлорида и бикарбоната натрия в ледяных частицах самого внешнего кольца Сатурна. Такие соли могли попасть туда только с водой, выброшенной гейзерами Энцелада, а это требует присутствия жидкой воды для переноса их к поверхности от силикатного ядра спутника.
    Водяной пар, органические компоненты, тепловые извержения и возможный подледный океан Энцелада делают эту луну интригующей для астробиологов, ищущих возможные места появления жизни.

Криовупканы Титана

    Информация, собранная в течение нескольких сближений Cassini с Титаном, показывает, что гипотеза о криовулканических процессах на этом спутнике имеет право на жизнь.
    «Криовулканы являются одним из самых интригующих явлений в Солнечной системе, - говорит Розали Лопес (Rosaly Lopes), исследователь радарных снимков Cassini из Лаборатории реактивного движения. - Представьте себе, что Везувий был криовулканом и его лава заморозила жителей Помпеи».
    В теории криовулканы на Титане должны извергать воду, аммиак и метан. В поисках криовулканов исследователи просматривали данные, полученные приборами Cassini при различных сближениях с Титаном. В итоге ученые обнаружили подозрительную дымку над структурами, которые очень напоминают потоки ледяной лавы криовулканов.

Карта построена по данным ИК-спектрометра Cassini. На ней отмечены два района, в которых зафиксированы изменения - специалисты считают, что это могут быть следы криовулканизма.
ИССЛЕДОВАНИЕ СИСТЕМЫ САТУРНА

    «Данные, полученные зондом Cassini, позволяют высказать предположение о том, что Титан имеет активную поверхность, - говорит Джонатан Лунин (Jonathan Lunine), ученый из Луннопланетной лаборатории Университета Аризоны. - Эти выводы основаны на изменениях, происшедших на поверхности Титана между пролетами Cassini в районах, где, судя по радиолокационным данным, имел место вулканизм того или иного рода».
    Ученые обратили внимание на изменение в яркости и отражающей способности двух отдельных районов Титана. Для сравнения были использованы данные, полученные картирующим спектрометром VIMS во время пролетов с июля 2004 г. по март 2006 г. В одном из них отражающая способность поверхности резко увеличилась и осталась на высоком уровне. В другой области она также подскочила, но с тех пор падает. Кроме того, в одном из этих регионов был зафиксирован аммиачный иней, причем именно в то время, когда эта область была активной.
    «Общепринятым является представление о том, что аммиак имеется только под поверхностью Титана, - говорит Роберт Нелсон (Robert М. Nelson) из JPL, участник научной группы VIMS. - И тот факт, что мы нашли его как раз в момент увеличения яркости поверхности, настойчиво указывает на то, что этот материал транспортировался из внутренней части Титана наружу».
    Некоторые участники научной программы Cassini считают, что такой вулканизм может приводить к высвобождению метана из недр спутника. Без такого пополнения метановый компонент в атмосфере Титана должен был давно исчезнуть.

Озера на Титане (радарная съемка космического аппарата Cassini)
ИССЛЕДОВАНИЕ СИСТЕМЫ САТУРНА

    Другие специалисты говорят, что полученные данные не могут быть с уверенностью отождествлены с проявлением аммиака, а изменения яркости необязательно относятся к поверхности Титана, а могут быть, например, следствием появления тумана или капель жидкого этана вблизи его поверхности и в таком случае вызваны атмосферными, а не геофизическими процессами. Нелсон же считает, что хотя туман в принципе пригоде для объяснения, но тогда логично было 6ы ожидать изменений в размере яркой области из-за ветров, чего не наблюдалось.
    Так что криовулканы Титана - пока не общепринятая концепция. Есть и иное объяснение, основанное на сопоставлении его с одним из спутников Юпитера.
    «Как и Каллисто, Титан мог сформироваться как довольно холодное тело и никогда не испытывать столь мощного приливного нагрева, чтобы вызвать вулканизм, - считает планетолог Джеффри Мур (Jeffrey Moore) из Исследовательского центра имени Эймса NASA. - Структуры, похожие на потоки, которые мы видим на поверхности, могут быть всего лишь льдом, который был смазан метановыми дождями и съехал вниз по склону... подобно грязевому потоку».
    Ученые надеются, что новые исследования смогут пролить свет на тайну криовулканизма Титана.

О подземном океане Титана

    Одной из уникальных особенностей главного спутника Сатурна являются озера, обнаруженные Cassini в его приполярных зонах. Так, суммарная площадь известных водоемов северной полярной области превышает 510 000 км2, что на 40% больше площади Каспийского моря. О происхождении их высказаны как минимум две гипотезы.
    Одна из них, довольно очевидная, состоит в том, что озера наполняются жидкими углеводородами, выпадающими на поверхность Титана в виде дождя. В статье, опубликованной 29 января 2009 г. в Geophysical Research Letters, отмечено появление новых озер в южной полярной области Титана, которые отсутствовали на выполненных годом раньше радиолокационных снимках этой зоны. Дополнительным свидетельством в пользу «дождевой» гипотезы служит наличие мощных облачных систем в полярных районах в течение указанного года.
    Проблема, однако, в том, что площади этих озер недостаточно для того, чтобы испарение метана с поверхности жидкости обеспечивало поступление его в атмосферу в количестве, соответствующем наблюдениям. Ведь часть метана в виде аэрозольных частиц оседает на суше, а часть разлагается в результате химических процессов. Иначе говоря, для поддержания сегодняшней концентрации метана в атмосфере в течение геологических эпох все равно необходимо его поступление из внутренней части Титана.
    Тем интереснее другая гипотеза, которую высказал геофизик из Стэнфордского университета Хоуард Зебке (Howard Zebke) в сетевой версии Science 3 апреля 2009 г. Он обратил внимание на то, что Титан сплюснут у полюсов, причем значительно сильнее, чем ранее считалось, и вытянут по направлению к Сатурну. Об этом говорят расчеты на основе 40 с лишним радарных сканов, сделанных к настоящему времени.
    Если предположить существование на Титане подповерхностного углеводородного океана, то его форма может быть ближе к сферической - она определяется гравитационным полем спутника, которое пока известно плохо. Поэтому уровень в полярных областях будет значительно ближе к поверхности спутника. А из этого логически следует, что полярные депрессии могут быть легко заполнены жидкостью из подземного океана.

Дюны и ветер Титана

    Благодаря радарной съемке, которую в течение четырех лет проводил Cassini, ученые смогли узнать направления ветров, дующих в атмосфере Титана. Помогла в этом карта дюнных полей спутника - дело в том, что достигающие 100 м в высоту дюны могут, подобно флюгеру, показать направления ветров.
    Чтобы составить глобальную карту дюнных полей, с помощью примерно 20 радарных изображений было картировано около 16 000 сегментов. Установлено, что дюны Титана в основном сориентированы с востока на запад, и это означает, что ветры у поверхности Титана преимущественно западные, а не восточные, как следовало из предсказаний существующих моделей глобальной циркуляции атмосферы Титана.

Глобальная карта направления ветров в атмосфере Титана. Данные для ее построения собирались в течение четырехлетнего периода.
ИССЛЕДОВАНИЕ СИСТЕМЫ САТУРНА

    «На Титане очень мало облаков, поэтому обнаружить, куда и как дуют ветры, - нелегкая задача, но по направлению положения дюн мы можем составить глобальную карту ветров», - уверен Ральф Лоренц (Ralph Lorenz) из Лаборатории прикладной физики Университета Джонса Хопкинса, исследователь радарных данных Cassini. Статья об этих исследованиях появились 11 февраля 2009 г. в Geophysical Research Letters.
    «Дюны Титана - молодые динамические образования, которые взаимодействуют с неровностями поверхности и помогают нам понять режим ветров, - добавляет Джейни Рейдебау (Jani Radebough) из Университета Бригэм-Янг. - Ветра дуют по крайней мере с двух разных направлений и вместе формируют общую ориентацию дюны».
    Считается, что дюны Титана состоят из углеводородного песка, источником которого являются органические взвеси в оранжевом небе Титана. В основном они формируются около экватора спутника, поскольку там достаточно сухо и мелкие частицы могут легко переноситься потоками ветра. В приполярных широтах климат более «влажный», там больше жидких углеводородов, и условия менее пригодны для появления дюн.
    Знать глобальную циркуляцию ветров на Титане очень важно для планирования будущих миссий, в которых могут быть использованы аэростаты.

Загадки облаков Титана

    Равноденствие на Титане наступит в августе 2009 г.: в северное полушарие придет весна, а в южное - осень, причем каждое из этих времен года длится 7.5 земных лет. Наступление равноденствия будет сопровождаться изменениями в облачном покрове Титана. Пока же, судя по наблюдениям Cassini за период с 2004 до конца 2007 г., лето в южном полушарии Титана и не думает заканчиваться.

На изображении Титана в ИК-диапазоне можно увидеть большое скопление облаков в южном полушарии спутника.
ИССЛЕДОВАНИЕ СИСТЕМЫ САТУРНА

    В настоящее время над северным полюсом спутника - тонкая пелена перистых облаков, вероятно, состоящих из мелких кристаллов замерзшего этана, в то время как в южном полушарии можно наблюдать густые метановые облака.
    Эти южные облака, вероятно, возникли из-за конвекции в атмосфере спутника, вызываемой теплом Солнца. Ожидалось, что они исчезнут уже в 2005 г., до равноденствия, чтобы после него появиться в северном полушарии. Однако, вопреки прогнозам климатической модели, и в конце 2007 г. южные облака оставались на месте, утверждает Себастьен Родригес (Sebastien Rodriguez) из парижского Университета имени Дени Дидро.
    Родригес полагает, что поверхность Титана может долго удерживать тепло Солнца благодаря тому, что перистый слой действует как эффективное изолирующее покрывало. Но он признается, что это всего лишь догадки - до тех пор, пока не будет известен состав и структура поверхности спутника.

По данным 19 радиолокационных съемок Титана исследователи во главе с Рэнди Кёрком (Randy Kirk) составили первые детальные трехмерные карты, охватывающие 2% его поверхности. На спутнике выявлены приполярные моря и озера, реки, пересохшие каналы, горы высотой до 1200 м над береговой линией, пустыни и потоки лавы. Высота гор подсказывает вероятную глубину озер, которая может достигать 100 м. Показанный ниже район находится на 50"с.ш. и 80'з.д. и имеет около 1480 км в длину. Круглая структура в западной части изображения известна как Пятно Ганеса (Ganesa Macula); это 180-километровое образование напоминает вулканические купола на Венере. По мнению исследователей, она может быть свидетельством криовулканических процессов.
ИССЛЕДОВАНИЕ СИСТЕМЫ САТУРНА

    Наблюдения выявили еще один сюрприз: облака, вероятно, частично формируются под действием гравитации Сатурна. Команда Родригеса обнаружила неожиданные разрывы в двух местах в поясе умеренных облаков: один на стороне спутника, обращенной к Сатурну, а другой с обратной стороны. Ученые предполагают, что атмосферные приливы каким-то образом нарушают движение воздушных масс в этих зонах, предотвращая формирование облаков. А может, в этом как-то «виновата» форма Титана?
    Судя по результатам наблюдений, атмосфера Титана намного сложнее, чем можно было представить.

ЧАСТЬ №1    -    ЧАСТЬ №2
Автор: А. ИЛЬИН, "НОВОСТИ КОСМОНАВТИКИ"

Смотрите информацию курсы испанского языка на нашем сайте.
2005 - , Проект "Исследование Солнечной системы"
Открыт 15.12.2005, E-mail: lobandrey@yandex.ru