| |||||||||||||
| 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);
Завершение миссии (Part #1, Part #2, Part #3);
|
|
Сатурн: Властелин Колец
Космические исследователи
Сезонные изменения на Титане
Продолжается миссия Cassini в системе Сатурна. В рамках дополнительной программы исследований Solstice («Солнцестояние») аппарат изучает окольцованную планету и ее спутники. Полученные Cassini новые материалы дают возможность проанализировать ход развития колоссального шторма на Сатурне, следить за сменой сезонов на Титане, продолжать изучение беспокойного Энцелада. Не оставлены без внимания и знаменитые кольца: оказывается, они хранят в себе историю падения на планеты гигантских комет и астероидов.
Увы, случались и неприятности: инженеры NASA были вынуждены отключить плазменный спектрометр CAPS (Cassini Plasma Spectrometer) из-за серии коротких замыканий. Но обо всем по порядку... Cassini «празднует» 10 лет встречи с Юпитером
30 декабря 2000 г. Cassini прошел на минимальном расстоянии (9.7 млн км) от Юпитера, причем во время пролета ему удалось совершить несколько научных открытий. Зонд изучал самую большую планету Солнечной системы с октября 2000 по март 2001 г. За это время он успел сделать 26 000 снимков газового гиганта. Хотя разрешение этих изображений было не выше, чем у фотографий «Вояджеров», камеры Cassini могли снимать в более широком спектре. Благодаря этому исследователи тщательно изучили атмосферу Юпитера, в частности - структуру и распределение по высоте ураганов, облаков, туманов и других образований. Так, в юпитерианской атмосфере было обнаружено гигантское овальное пятно - один из двух известных на сегодня ураганов-антициклонов огромного размера наряду с Большим Красным пятном. Удалось также провести видеосъемку зарождения и формирования гроз: огромные штормы набирали силу, поглощая меньшие. Композитный инфракрасный спектрометр CIRS (Composite Infrared Spectrometer), установленный на Cassini, позволил составить точную карту температур и химического состава атмосферы планеты-гиганта и выявить мощную газовую струю в районе экватора, которая движется со скоростью 140 м/с на высоте около 100 км над видимыми облаками. Помимо этого, зонд изучил взаимодействие солнечного ветра с электромагнитным полем планеты. Глобальная Карта Титана
Спутник Сатурна Титан был открыт 25 марта 1655 г. нидерландским астрономом Христианом Гюйгенсом. Диаметр Титана составляет 5152 км. Это крупнейший спутник Сатурна и второй по величине в Солнечной системе - немного больше его лишь спутник Юпитера Ганимед. Зато Титан - единственный из спутников планет Солнечной системы, обладающий плотной атмосферой, а состав ее слегка напоминает земную: она состоит на 98% из азота и на 1.6% из метана. Ученые проделали огромную работу, склеив один из самых удивительных паззлов из «кусочков» данных, которые Cassini отправил на Землю за шесть лет исследований. Специалисты использовали снимки, полученные при помощи картографического спектрометра видимого и инфракрасного диапазонов VIMS (Visible and Infrared Mapping Spectrometer), «взгляд» которого смог пробиться через метановую дымку спутника.
«Cassini вращается вокруг Сатурна, а не вокруг Титана, поэтому он оказывается вблизи последнего примерно раз в месяц. Из-за этого составление карты заняло так много времени. Кроме того, нашей работе мешали густые метановые облака и прочие погодные явления», - объясняет один из авторов проекта астроном Стефан Ле-Муэлик (Stephane Le Mouelic) из Нантского университета. Для составления «мозаики» были привлечены данные 70 сближений Cassini с Титаном, однако лишь в нескольких случаях геометрия пролета позволяла вести наблюдения с высоким разрешением, поэтому детализация карты в одних регионах получилась хуже, чем в других. Совместить снимки, сделанные с разного расстояния и под разными углами, было нелегкой задачей. Кроме того, каждое изображение приходилось корректировать с поправкой на различия в условиях освещения и даже править попиксельно искажения, созданные атмосферными помехами.
«Созданная нами карта состоит из двух слоев. В качестве фона мы использовали изображения низкого разрешения, на которые затем накладывались более четкие снимки. В отдельных случаях, когда мы имели изображения VIMS с минимального расстояния, мы могли показать детали с разрешением до 500 метров на пиксел», - комментируют авторы проекта, выражая надежду, что их карта облегчит исследования планетологам, изучающим климат Титана. Смог Титана скрывает перистые облака На снимках Титан похож на грязно-оранже-вый шар, но для ученых он настоящий бриллиант - ведь спутник обладает плотной атмосферой, достойной планеты. На огромной луне Сатурна бьют молнии, идет мелкий дождь, а иногда собираются и настоящие ливневые тучи из метана и этана. И вот новое открытие: Карри Андерсон (Carrie Anderson) и Роберт Самуэлсон (Robert Samuelson) из Центра космических полетов имени Годдарда сообщили о легких тонких облаках из частиц льда в атмосфере Титана, похожих на земные перистые облака. Открытие было сделано с помощью композитного инфракрасного спектрометра CIRS (Composite Infrared Spectrometer).
В отличие от коричневатого тумана, облака имеют жемчужно-белый цвет свежевыпавшего снега. Их наличие служит последним ключом к разгадке интригующей тайны атмосферы Титана и ее однонаправленного цикла, в течение которого углеводороды и другие органические соединения попадают на поверхность в виде осадков, но не испаряются обратно в атмосферу. Тем не менее запасы их в атмосфере еще не иссякли (пока?). «Впервые мы получаем столь подробную информацию об этих облаках, - отметил Самуэлсон. - До этого нам было довольно много известно о газовом составе атмосферы Титана, но не о высотных облаках». Кучевые метановые и этановые облака обнаружили еще наземные телескопы, а позднее их «увидел» и Cassini. По сравнению с кучевыми, недавно открытые перистые облака намного тоньше и расположены в верхних слоях атмосферы.
«Они очень тонкие и легко рассеиваются, -комментирует Андерсон. - Единственным намеком на их существование были слабые проблески, замеченные зондом Voyager 1 в 1980 г. во время его пролета мимо Титана». Надеясь отыскать тонкие ледяные облака, ученые выполнили серию наблюдений приполярной области Титана примерно на тех же широтах, которые Voyager исследовал 30 лет назад. Наблюдения под углом позволяли захватить больший по толщине слой и принесли успех. Облака на Титане не могут состоять из привычных для нас кристалликов водяного льда. Роль воды берет на себя метан, который разрушается на большой высоте с последующим образованием этана и других углеводородов, а также нитрилов - соединений, содержащих одну или несколько циано-групп. Все указанные вещества могут участвовать в образовании облаков, опускаясь на такую высоту, где температура падает до необходимых значений.
По мнению авторов исследования, эти соединения движутся и опускаются вниз под влиянием установившегося перетока от полюса в более теплом в данное время года полушарии к противоположному полюсу. Приток газа должен увеличивать плотность облаков в более холодном полушарии; возможно, именно поэтому они были обнаружены на севере. В южной части спутника облаков остается гораздо меньше, что подтвердили дополнительные наблюдения атмосферы Титана у экватора и на 58° ю. ш. По-настоящему серьезная проверка гипотезы ожидается в 2017 г., когда в северном полушарии спутника начнется лето. Сезонные дoжди меняют поверхность Титана
Погода на спутнике Сатурна зависит от времени года, а сейчас там наступает весна. Приборы Cassini запечатлели огромные облачные системы и потемнение поверхности Титана. Лучшее объяснение этому - влага, которая пролилась дождем и затопила обширные территории. Правда, в данном случае речь идет не о воде, а о жидком метане. «Удивительно стать свидетелем такой знакомой активности, как мощные дожди, бури и сезонные изменения погодных условий, на далеком холодном спутнике, - поражается Элизабет Тёртл (Elizabeth P. Turtle), научный сотрудник команды Cassini из Университета Джонса Хопкинса. - Эти наблюдения помогают нам понять работу Титана как системы, равно как и аналогичные процессы на нашей планете».
В 2009 г. планета прошла точку весеннего равноденствия, а в 2011 г. в системе Сатурна настал аналог нашего апреля. Наблюдения зонда Cassini показали, что с ростом продолжительности светового дня изменилась и циркуляция атмосферных масс, порождая над экваториальными областями спутника мощные облака. Они насыщены метаном, который играет в очень холодной атмосфере Титана ту же роль, что и вода в атмосфере Земли. Со временем облака проливаются дождями, которые наполняют озера жидкими углеводородами. Cassini обнаружил подобные озера в приполярных областях спутника Сатурна в ходе радиолокационной съемки, но последние наблюдения стали надежным свидетельством того, что и в экваториальных районах Титана могут существовать сезонные или постоянные резервуары жидких веществ. Ранее считалось, что на экваторе Титана климат весьма засушлив; эти выводы основывались на обилии территорий, занятых дюнами.
Судя по всему, климат Титана похож - с поправкой на температуру, конечно, - на земные тропики. Как известно, в тропических областях Земли, получающих много солнечного света, создается зона восходящих потоков и формируются облака, которые опоясывают планету. На Титане это верно для экваториальных областей во время смены сезонов. Летом же и зимой, когда осадки выпадают в полярных областях спутника, на экваторе наступает засуха. Погода преобладает над вулканами на Титане?
Много лет ученые задаются вопросом: подвергалась ли поверхность Титана воздействию криовулканизма - или же он большую часть времени оставался холодным? Проведя анализ данных Cassini, два специалиста NASA пришли к выводу, что Титан является менее активным телом, чем думали ранее. В своей работе, опубликованной в апреле 2011 г. в журнале Icarus, авторы заключили: недра Титана «дремлют», они слишком холодны для того, чтобы поддерживать активные вулканы на поверхности. «Было бы фантастикой найти строгие доказательства того, что тепло из недр Титана проявляется в виде вулканов, - полагает Джеффри Мур (Jeffrey М. Moore), ведущий автор публикации. - Мы видим, что текущие свидетельства являются неубедительными для такого сценария, да и предыдущие исследования недр Титана также говорят о слабой возможности проявления вулканизма».
Ученые знают, что на Титане есть огромные озера из жидкого метана и этана, долины, образовавшиеся от течения экзотических смесей веществ, а также ударные кратеры. И все же дебаты на тему, как интерпретировать данные Cassini, продолжаются. Титан имеет плотную атмосферу, состоящую в основном из азота с примесью метана в 2-3%. Одной из приоритетных задач миссии Cassini является вопрос о том, каким образом атмосфера Титана может пополнять запасы этого газа. Многие исследователи продолжают придерживаться теории о существовании криовулканов, поддерживаемых энергией недр спутника. Эта энергия может заставлять смесь льда и воды подниматься на поверхность, где метан высвобождается.
В декабре 2010 г. группа исследователей команды Cassini представила топографические данные факела Сотра (Sotra Facula), которые, по их мнению, лучше всего описывают следы извергавшегося криовулкана на Титане. Но Мур и его соавтор Роберт Паппалардо (Robert Т. Pappalardo) в своей публикации не уделили особого внимания этой работе, так как не считают ее достаточно убедительной в настоящий момент. Авторы доказывают, что практически все структуры и образования на поверхности Титана обязаны воздействию внешних факторов: это ударные кратеры, эрозия от ветра и дождей, воздействие рек и озер. «Титан был бы похож на спутник Юпитера Каллисто, если бы на последнем существовали похожие погодные условия», - считает Мур. Каллисто имеет практически такой же размер, как у Титана. Он усыпан кратерами, а из-за того, что его недра охлаждены, на поверхности нет следов воздействий «изнутри». По мнению Мура и Паппалардо, Титан тоже должен иметь остывшие недра. Очевидно, необходим дальнейший анализ области Сотра и других районов Титана, чтобы сделать более четкие выводы. Автор: А. ИЛЬИН, | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
 |
||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
|
|