4210. Сатурн

[Кирилл Размыслович]

http://kiri2ll.livejournal.com/380176.html

2016-02-04 09:15:00

Обманчивая внешность колец Сатурна

Бытовая логика подсказывает, что чем ниже прозрачность материала, тем больше в нем всяких веществ. Например, прозрачность грязной воды меньше, потому что в ней содержатся посторонние примеси. Казалось бы, эту же логику можно применить к кольцам Сатурна — чем меньше их прозрачность, тем больше в них содержится частиц и соответственно, больше масса. Но это не так.


Согласно результатам недавнего исследование колец Сатурна между их оптической плотностью и массой нет корреляции. Особенно ученых заинтересовало центральное кольцо B, являющееся самым широким и ярким из колец газового гиганта. Выяснилось, что несмотря на заметные различия в прозрачности разных участков кольца, масса вещества в них примерно одинакова.

Кроме того, ученым удалось оценить общую массу кольца B — она оказалась в три раза меньше предыдущих прикидок. И если расчеты верны, то это может означать, что кольцевая система газового гиганта (по крайней мере ее основная часть в виде кольца B) намного моложе, чем считалось ранее. Дело в том, что с течением времени составляющие кольца ледяные частицы темнеют под воздействием космической пыли и радиации. По идее, чем больше масса колец, тем соответственно дольше времени им потребуется, чтобы потемнеть. Кольца Сатурна весьма яркие — куда ярче, чем у остальных газовых гигантов. И если их масса действительно намного меньше, чем считалось ранее, это означает, что их возраст составляет сотни миллионов, а не миллиарды лет.

Напомню, что в прошлом году появлялись результаты другого исследования, посвященного кольцу A. Его авторы пришли к выводу, что это кольцо должно быть намного моложе остальных и его возраст не превышает 100 миллионов лет. Теперь получается, что и остальные кольца могут быть намного моложе, чем считалось ранее. Если так, то они должны были образоваться не вместе с планетой, а в ходе разрушения ее ледяных лун.

В завершение стоит упомянуть, что пока что все оценки массы колец Сатурна не могут похвастаться большой точностью. Но примерно через два годы астрономы, наконец, получат точную цифру. Во время своего Гранд Финала «Кассини» совершит ряд пролетов между внутренним краем колец Сатурна и его атмосферой. Собранные во время этих орбит данные позволят взвесить кольцевую систему газового гиганта и помогут ответить на вопрос о ее возрасте.

[Андрей Борисов]

https://lenta.ru/articles/2016/05/08/titan/
00:03, 8 мая 2016

Планетологи раскрыли тайну «холодной Земли»

Титан
Фото: NASA/JPL-Caltech/University of Arizona/University of Idaho

Автоматическая станция Cassini, с 2004 года исследующая Сатурн и его спутники, открыла для человека альтернативный мир на Титане — крупнейшей луне газового гиганта. Обширные моря, высокие горы, реки, дюны, туман, облако-монстр — все это есть на «холодной Земле». Именно так часто называют Титан, похожий на нашу планету за тем исключением, что температура на его поверхности равна минус 180 градусам Цельсия, а водоемы и атмосфера содержат углеводороды. О последних открытиях, связанных со спутником Сатурна, рассказывает «Лента.ру».

Титан в полтора раза больше Луны в диаметре и почти вдвое — по массе. В атмосфере спутника Сатурна, как и Земли, преобладает азот. В газовой оболочке Титана на него приходится до 95 процентов объема. В отличие от Земли, в атмосфере спутника Сатурна очень мало кислорода. Вместо него — метан и этан. Низкие температуры позволяют этим газам находиться в жидком состоянии. Они играют роль воды. По оценкам, более 1,6 миллиона квадратных километров поверхности Титана (почти два процента) покрыто жидкостью.

Море Лигеи

Около северного полюса Титана раскинулись три углеводородных моря (Кракена, Лигеи и Пунги) в окружении многочисленных озер. В южном полушарии пока обнаружено только одно крупное озеро. В 2014 году Cassini провела радарное наблюдение моря Лигеи и обнаружила в нем метан. Планетологам наконец-то удалось при помощи полученных автоматической станцией данных выяснить химический состав моря Лигеи.

Миссия Cassini-Huygens является совместным проектом НАСА, Европейского и Итальянского космических агентств. Оперативное руководство проектом осуществляется Лабораторией реактивного движения в городе Пасадина (Калифорния, США) в интересах НАСА. Основная цель проекта заключается в исследовании Сатурна, его колец, а также Титана. Миссия запущена 15 октября 1997 года с мыса Канаверал во Флориде и 1 июля 2004-го вышла на орбиту Сатурна. 25 декабря 2004 года от спутника Cassini отделился зонд Huygens, который 14 января 2005-го высадился на поверхности Титана.

Второй по величине углеводородный водоем сопоставим по площади с американскими озерами Гурон и Мичиган вместе взятыми. Новое исследование использует данные того же радара Cassini, но работавшего в 2007-2015 годах в другом режиме. Ученые надеялись обнаружить в море Лигеи, кроме метана, еще и этан, но это сделать не удалось. Углеводородный водоем состоит главным образом из метана. Тому есть несколько объяснений.

По одной из версий, метан попадает в море Лигеи с атмосферными осадками, а этан содержится в придонных слоях. Этан может также вымываться (через пролив Тревайза) в соседний водоем — море Кракена. Для уточнения ситуации потребуются дополнительные наблюдения. В ходе последнего исследования ученые также определили максимальную глубину моря Лигеи — 160 метров.
ADVERTISING
inRead invented by Teads

Море Лигеи
Фото: NASA/JPL-Caltech/ASI/Cornell
1/2

Установлено, что дно водоема покрыто слоем разнообразных органических соединений. Эти нерастворимые углеводороды (например, бензол и нитрилы) попали туда с атмосферными осадками и осели на дно под действием силы тяжести. Ученые не заметили разницы между температурами в море и на берегу в разные времена года (аналоги земных зимы и лета). Это позволило предположить, что береговая линия моря Лигеи имеет пористую структуру и богата жидкими углеводородами.

Гора Митрим

Выявлена самая высокая точка Титана — гора Митрим в центре нижнего хребта (показано на рисунке). Ее высота — 3337 метров. Севернее — другая гора высотой 2807 метров.

Горы Титана (обработанный снимок)
Изображение: NASA
1/2

По мнению планетологов, под ледяной корой Титана скрывается мантия из жидкой воды, которая находится под высоким давлением (в том числе плотной атмосферы спутника Сатурна), медленно течет и постепенно деформирует приповерхностные слои. Это и приводит к образованию на Титане высоких гор. На это также может влиять вращение Титана (кора, мантия и ядро спутника с разной скоростью вращаются вокруг своих осей) и его приливное взаимодействие с Сатурном.

Карта Титана

На 47-й Лунной и планетарной конференции, открывшейся 22 марта 2016 года в Вудлендсе (США), была представлена новая карта Титана, представляющая собой апдейт версии, утвержденной в 2012-м Международным астрономическим союзом. По традиции большинство возвышенностей спутника названы в честь гор Средиземья из романов Джона Толкиена. На карту добавлено девять объектов, в том числе горная область Мория. До этого было 12 объектов, не считая точку посадки модуля Huygens.

Новая карта Титана
Изображение: NASA
1/2

Также ученые НАСА представили четыре карты Титана, смонтированные из полученных в период с 2004 по 2015 год станцией Cassini снимков. Аппарат в среднем раз в месяц пролетал над различными участками спутника Сатурна. Каждая из двух серий карт позволяет сфокусироваться на тех или иных особенностях спутника, в частности, ударном кратере шириной 80 километров и районе посадки спускаемого модуля Huygens. Поверхности Титана присущи различные типы рельефа.

Для создания карт использовался научный инструмент VIMS (Visual and Infrared Mapping Spectrometer) и радар автоматической станции Cassini. Снимки не отражают естественные цвета Титана, поскольку наблюдение его поверхности в оптическом диапазоне не представляется возможным из-за чрезвычайно плотной атмосферы и ее сезонных изменений. На приведенных изображениях светлые участки отвечают нерегулярным рельефам, а темные связаны с более гладкими поверхностями.

Облако-монстр

Станция Cassini в 2015 году запечатлела облако-монстр (названное так из-за огромных размеров) на южном полюсе Титана. По мнению планетологов, структура и местонахождение объекта могут свидетельствовать о приходе в эту область небесного тела зимы. Облако-монстр, состоящее из замерзших углеводородов, расположено на высоте от 200 до 300 километров в стратосфере спутника Сатурна. Этот объект впервые обнаружили в 2012 году при помощи научного инструмента CIRS (Composite Infrared Spectrometer), а его размеры и динамику уточнили в 2013-м.

Сезон на Титане длится 7,5 земного года. В районе южного полюса пик зимы придется на 2017 год, когда станция Cassini прекратит свое существование. Смену времен года на Титане ученые наблюдали с 2004-го, когда аппарат достиг орбиты Сатурна. Тогда на северном полюсе спутника была зима, а на южном — лето. С приходом весны облака на северном полюсе начали пропадать и формироваться на юге. Ученые полагают, что газообразные углеводороды в ходе сезонных изменений транспортируются из теплых участков атмосферы в более холодные, где происходит их конденсация и замерзание с образованием многослойных облаков.

Снимок 2013 года
Фото: NASA / JPL-Caltech / Space Science Institute
1/2

Структура облаков меняется в зависимости от высоты и температуры. Это помогает ученым определить физические условия в атмосфере Титана. Полученные Cassini снимки свидетельствуют о том, что температура облака максимальна в его верхней части — минус 150 градусов по Цельсию. В нижней части облака холоднее.

Дюны и озера

На снимке двух регионов Титана на севере и юге видны углеводородные дюны. Изображение получено 25 июля 2015 года с использованием спектрального фильтра в ближней инфракрасной зоне с расстояния 730 тысяч километров. Разрешение — четыре километра на пиксель. Изучая снимки, ученые надеются понять, как приповерхностные углеводороды взаимодействуют с ветром на Титане. Исследователи уверены, что ландшафты на Титане часто меняются.

Выявлены, например, регулярные изменения в море Лигеи. Ученые проанализировали серию радарных снимков водоема со станции Cassini и пришли к выводу, что необычный, похожий на остров объект — результат активности моря (возникновения волн). На полученных в 2007, 2013, 2014 и 2015 годах станцией Cassini изображениях (в левой части) показан один и тот же участок моря Лигеи. Волны наблюдались и на море Кракена.

Динамика волн в море Лигеи (обработанный снимок)
Изображение: NASA/JPL-Caltech/ASI/Cornell
1/2

До этого планетологи склонялись к тому, что островной объект сформировался под воздействием ветра, дождя и приливов — взвешенные в море частицы затвердевали и поднимались на поверхность. Титан стал первым небесным телом, на котором обнаружены морские волны. Кроме того, ученые сходятся во мнении, что небольшие водоемы (озера) на Титане образуются в результате процессов, похожих на земные с той оговоркой, что на спутнике Сатурна это занимает больше времени.

В отличие от морей, озера не питаются реками и возникают, как предполагают исследователи, вследствие углеводородных дождей и поступления жидкости из недр. Продолжительность года на Титане — 29 земных лет (за это время Сатурн совершает полный оборот вокруг Солнца). В связи с этим эволюция озер на спутнике происходит примерно в 30 раз медленнее, чем на Земле. Динамика образования углублений грунта, которые потом наполняются жидкостью, напоминает формирование земных карстовых рельефов в результате постепенной эрозии почвы и растворения гипса и известняка подземными водами.

Скорость эрозии определяется химией почвы, скоростью выпадения осадков и температурой у поверхности планеты (или спутника). Хотя эти показатели у Земли и Титана сильно отличаются, качественно физика эрозии такая же. Планетологи, используя современные модели спутника Сатурна, показали, что для образования в его приполярной дождливой области воронки глубиной 100 метров потребуется около 50 миллионов лет, а для формирования озер в низких широтах с сухим климатом — 375 миллионов лет.

Инопланетная жизнь

Маловероятно, чтобы на Титане была жизнь. Однако даже если допустить такую возможность, обитатели Титана, скорее всего, не походили бы на земных. Планетологи из США и Германии изучили возможные формы экстремальной инопланетной жизни. Гипотетические обитатели Титана отличались бы медленным метаболизмом и гигантскими размерами.

По мнению ученых, организмы на Марсе в качестве внутриклеточной жидкости могли бы содержать перекись водорода, а жизнь на Титане возможна только на основе химии углеводородов. «Если вы не рассматриваете различные варианты возможной жизни, вы не поймете, что и как искать», — объяснил один из авторов исследования Дирк Шульце-Макуш из Государственного университета штата Вашингтон. И подчеркнул, что ученые не заявляют о необычных организмах на Титане, однако отмечают, что «их существование соответствует физическим и химическим законам, а также биологии».

Если на Марсе организмы могли бы походить на земные, то биохимия обитателей Титана была бы принципиально другой. Роль внутриклеточной жидкости у организмов на объектах типа Титана могут выполнять растворы углеводородов. Из-за холода обмен веществ сильно замедляется, а клетки чрезвычайно увеличиваются в размерах. Старение живых существ в таких условиях происходит гораздо медленнее, чем на Земле.

«Только открытие внеземной жизни и второй биосферы позволит нам проверить эти гипотезы», — отметил Шульце-Макуш. Это, по его словам, было бы «одним из величайших достижений нашего вида». С ним согласились бы и в НАСА, пообещавшем найти инопланетную жизнь к 2025 году. К сожалению, в ближайшие планы ведущих космических агентств мира не входит отправка станций за пределы орбиты Юпитера. Сегодня НАСА и партнеры сосредоточены на Марсе, крупнейшей планете Солнечной системы Юпитере и его спутнике с подледным океаном — Европы.

["Коммерсантъ"]

1789 год. Уильям Гершель открыл Энцелад, спутник Сатурна

["Коммерсантъ"]

1966 год. Одуэн Дольфусом в Медонской обсерватории в эпоху невидимости колец открыт десятый спутник Сатурна, названный Ян