Три недавних исследования учёных из Исследовательского центра Эймса агентства NASA были основаны на данных, полученных во время миссии NASA «Кассини». В ходе исследований были получены доказательства того, что кольца Сатурна достаточно молоды, и несмотря на это в скором времени они могут исчезнуть.

Источник изображений: NASA

В первом исследовании рассматривается масса колец, их «чистота», скорость добавления с них новых частиц и то, как это влияет на изменение колец во времени. Сложив эти элементы вместе, можно получить более полное представление о том, как долго они существуют и сколько времени им осталось. Кольца почти полностью состоят из чистого льда. Несколько процентов их массы составляет неледяное «загрязнение», исходящее от притягиваемых Сатурном микрометеороидов, таких как фрагменты астероидов размером меньше песчинки. Анализ также показывает, что микрометеороиды прибывают в кольца не так быстро, как предполагали учёные. По уровню загрязнения можно сделать вывод, что кольца подвергались постоянной бомбардировке различными космическими песчинками на протяжении не более чем нескольких сотен миллионов лет. Таков и их возраст, хотя самому Сатурну, как и Солнечной системе, уже 4,6 млрд лет. Возможно, во времена динозавров колец у Сатурна ещё не было.

Авторы второго исследования выявили две вещи, которые в значительной степени игнорировались в прочих исследованиях, и подтвердили выводы исследования выше. В частности, они изучали физику, определяющую долгосрочную эволюцию колец, и обнаружили, что двумя важными элементами являются бомбардировка микрометеороидами и то, как обломки от этих столкновений распределяются внутри колец. Приняв во внимание эти факторы, исследователи сделали вывод о том, что кольца могли достичь своей нынешней массы всего за несколько сотен миллионов лет. Результаты также позволяют предположить, что их молодой возраст связан с причиной их появления — момент, когда нестабильные гравитационные силы в системе Сатурна разрушили некоторые из его ледяных лун.

«Идея о том, что культовые кольца Сатурна могут быть относительно недавней особенностью нашей Солнечной системы, была спорной, но наши новые результаты завершают тройку измерений "Кассини", которые делают этот вывод наиболее вероятным» — сказал Джефф Куцци (Jeff Cuzzi), исследователь из Эймса и соавтор одной из последних работ.

Миссия «Кассини» обнаружила, что кольца быстро теряют массу, поскольку материал из самых внутренних областей падает на планету. В третьей работе впервые даётся количественная оценка того, как быстро материал колец дрейфует в этом направлении, и метеороиды в этом играют не последнюю роль. Их столкновения с существующими частицами кольца и то, как образующиеся обломки выбрасываются наружу, создают своего рода конвейер, несущий материал кольца в направлении Сатурна. Рассчитав, что все эти толчки частиц означают для их окончательного исчезновения в планете, исследователи пришли к выводу, что он может потерять свои кольца в ближайшие несколько сотен миллионов лет.

«Я думаю, что эти результаты говорят нам о том, что постоянная бомбардировка всем этим инородным мусором не только загрязняет планетарные кольца, но и со временем должна привести к их разрушению, — сказал Пол Эстрада (Paul Estrada), исследователь из Эймса и соавтор всех трех исследований. — Вполне вероятно, что тонкие и тёмные кольца Урана и Нептуна являются результатом этого процесса».

»

С 4 мая сайт Центра малых планет Международного астрономического союза начал активно публиковать подтверждения открытий спутников Сатурна. К настоящему моменту число новых объектов превысило 28 — в результате Сатурн обошёл Юпитер и завоевал звание планеты с самым большим числом спутников в Солнечной системе.

Источник изображения: wikipedia.org

Череда открытий связана с деятельностью поисковой программы Университета Британской Колумбии (Канада) в 2019–2021 годах. В качестве основного инструмента использовался наземный телескоп CFHT. Перед открытиями учёные предсказали, что в окрестностях планеты может находиться крупная популяция нерегулярных спутников — тех, чьё движение отличается от общих правил.

Считается, что нерегулярные спутники формируются не из той же части протопланетного диска, что сама протопланета, а захватываются извне её гравитационным полем. Из-за этого орбиты нерегулярных спутников имеют более вытянутую форму и больший наклон по отношению к Сатурну. Исходя из характеристик орбит, новые спутники были причислены к инуитской и скандинавской группам, а диаметры их невелики — от 2 до 5 км. При этом учёные отметили, что вокруг планеты также могут вращаться несколько тысяч более мелких объектов с диаметром менее 1 км. Для сравнения, самым крупным её спутником является Титан с диаметром 5149 км.

Новым спутникам Сатурна присвоены следующие имена: S/2019 S 13, S/2020 S 6, S/2019 S 12, S/2006 S 14, S/2019 S 11, S/2004 S 47, S/2019 S 10, S/2004 S 46, S/2019 S 9, S/2019 S 8, S/2019 S 7, S/2006 S 13, S/2019 S 6, S/2006 S 12, S/2006 S 11, S/2004 S 45, S/2004 S 44, S/2004 S 43, S/2019 S 5, S/2006 S 10, S/2004 S 42, S/2007 S 6, S/2020 S 5, S/2020 S 4, S/2004 S 41, S/2019 S 4, S/2020 S 3, S/2007 S 5.

По итогам пополнения Сатурн стал планетой с самым большим числом спутников в Солнечной системе — теперь у него их 118. А Юпитер, прежний лидер, спустился на второе место со своими 92 спутниками.

Поверхности спутников, вращающихся вокруг газовых гигантов Юпитера и Сатурна, могли сгладиться из-за лунотрясений, считает группа американских учёных. А на Энцеладе глыбы льда при тектонической активности могут выбрасываться прямо в космос.

Горные хребты Ганимеда могли сформировать лунотрясения. Источник изображения: nasa.gov

Астрономам уже давно известно, что некоторые спутники, вращающиеся вокруг Юпитера и Сатурна, соответственно самой большой и второй по величине планет Солнечной системы, являются геологически активными. Это результат колоссального гравитационного влияния планет — оно вызывает лунотрясения, из-за которых ледяные поверхности спутников и их кора растрескиваются. Лунотрясения могут также вызывать оползни, утверждают американские учёные, в результате чего поверхность спутников выравнивается.

Примечательной особенностью ландшафтов спутников Юпитера Европы и Ганимеда, а также спутника Сатурна Энцелада являются крутые горные хребты, окружённые относительно гладкими участками. Традиционно предполагалось, что такая картина является результатом воздействия жидкости, выбрасываемой ледяными вулканами, хотя механизмы их действия на этих холодных лунах во многом продолжают оставаться загадкой. Новая гипотеза американских учёных объясняет эти особенности ландшафта без присутствия жидкостей.

К неожиданным выводам учёные пришли, попытавшись оценить размеры этих хребтов: предполагается, что с одной стороны у них крутые склоны, а с другой — так называемые уступы тектонических разломов. Исследователи сопоставили свои измерения с сейсмическими моделями, чтобы оценить силу лунотрясений на этих спутниках. Как оказалось, их достаточно, чтобы подбрасывать обломки, которые затем скатываются по склону, постепенно выравнивая ландшафт спутников.

Предположения учёных может подтвердить миссия Europa Clipper — аппарат отправится к спутнику Юпитера в 2024 году. Межпланетная станция выйдет на орбиту Юпитера и совершит примерно 50 облётов Европы, делая снимки и собирая прочие данные при помощи набора из девяти инструментов. Она поможет учёным определить, есть ли под ледяной оболочкой луны жидкой океан и условия, необходимые для поддержания материи в жидком состоянии.

Авторы исследования отметили, что наиболее удивительно было обнаружить признаки тектонической активности на Энцеладе — поверхность этого спутника Сатурна составляет всего 3 % от поверхности Европы и 1/650 от земной. Но лунотрясения здесь могут оказаться достаточно мощными, чтобы выбрасывать ледяные обломки с поверхности прямо в космос — прямо как мокрая собака, которая пытается отряхнуться.

Используя архивные данные и наблюдения телескопа «Хаббл» астроном-ветеран сделал интересное открытие, которое 40 лет было на виду и не привлекло к себе внимания. В своей работе он показал, что кольца Сатурна заставляют атмосферу планеты нагреваться. Такое явление никогда ранее не наблюдалось в Солнечной системе, и оно даёт в руки учёных инструмент для поиска колец у экзопланет в иных звёздных системах.

Источник изображения: NASA, ESA, Lotfi Ben-Jaffel (IAP & LPL)

О влиянии частиц колец на верхние слои атмосферы Сатурна в своё время сообщили данные с зонда «Кассини». В конце свей миссии в 2017 году зонд погрузился в атмосферу Сатурна и измерил её составляющие. Данные подтвердили, что многие частицы падают внутрь планеты из колец, но их влияние оставалось неизвестным. Забавно, но воздействие частиц колец на атмосферу Сатурна зафиксировала ещё пара зондов «Вояджер» 40 лет назад, когда пролетала мимо этой планеты. Но тогда учёные сочли сигналы на детекторах помехой и не придали им значение.

Разобраться в вопросе помогли свежие наблюдения за Сатурном с помощью спектрографа телескопа «Хаббл». Целью наблюдений были спектральные линии горячего атомарного водорода в атмосфере планеты. По яркости этих линий можно судить об интенсивности нагрева атмосферы и она явно превышала уровень нагрева от Солнца. Что-то ещё разогревало атмосферу и с явным избытком энергии.

Данные с «Хаббла» помогли откалибровать «шум» в измерениях «Вояджеров», информацию с «Кассини» и данные со старого орбитального телескопа International Ultraviolet Explorer, запущенного ещё в 1978 году и давно выведенного из эксплуатации. Обнаружилось, что избыток ультрафиолета в излучении атмосферы Сатурна присутствовал во всех данных независимо от времени года, орбитального положения Сатурна и активности Солнца. Логичным объяснением этому может быть только одно — частички колец падают в атмосферу и нагревают её, уверен сделавший открытие астрофизик Лотфи Бен-Джаффель (Lotfi Ben-Jaffel) из Института астрофизики в Париже и Лунной и планетарной лаборатории Аризонского университета, автор статьи, опубликованной 30 марта в журнале Planetary Science.

«Мы находимся только в самом начале изучения этого влияния характеристик колец на верхнюю атмосферу планеты. В конечном итоге мы хотим получить глобальный подход, который позволит получить реальные данные об атмосферах далеких миров, — говорит автор. — Одна из целей этого исследования — посмотреть, как мы можем применить его к планетам, вращающимся вокруг других звезд. Назовем это поиском "экзо-колец"».

Группа учёных из Калифорнийского университета в Лос-Анджелесе создала модель, которая показывает возможные пути распространения геологических и биологических образцов из недр и океана ледяного спутника Сатурна Энцелада. Модель объясняет образование кольца E вокруг Сатурна и обещает более простые поиски биологической жизни под многокилометровым ледяным панцирем Энцелада.

Энцелад в кольце E Сатурна. Источник изображения: NASA/JPL/Space Science Institute)

Посетившая систему Сатурна межпланетная автоматическая станция «Кассини-Гюйгенс» среди прочих исследований сделала физико-химический анализ кольца E вокруг Сатурна, которое, как считается, в основном состоит из вещества, выброшенного из недр спутника Сатурна Энцелада. Об этом говорят размеры зёрен и химический состав вещества — кремнезём. Но как оно туда попадает, исходя из недр Энцелада, проходя 10-км толщу воды подлёдного океана и преодолевая 20-км ледяной щит подповерхностного океана, доподлинно неизвестно.

Предложенная учёными модель объясняет физику процесса, во-первых, гравитационным влиянием Сатурна на Энцелад, во-вторых, геологическими процессами на Энцеладе и, в-третьих, физическими процессами в его океане.

Поскольку орбита Энцелада не круговая, а эллиптическая, приливные силы деформируют ядро луны, порождая трещины и выход тепла ядра через них в океан. Тем самым происходит выброс частиц кремнезёма в толщу воды, где они вместе с возможным биологическим материалом подхватываются конвекционными потоками и возносятся к поверхности. Подчеркнём, всё это описано не словами, а математической моделью, имитирующей настоящие физические процессы с высокой точностью.

Через трещины во льдах минеральные образцы со дна Энцелада и возможные образцы биологической жизни выбрасываются гейзерами на поверхность и в космическое пространство луны. Аналогичные процессы наблюдаются в земных условиях и хорошо изучены на примере геотермальных источников, где, кстати, полно жизни даже в отсутствии солнечного света. Всё это по аналогии позволяет надеяться найти биологическую жизнь также и на Энцеладе или на другой из лун Сатурна или Юпитера с похожими условиями.

Проект посадочного зонда NASA для изучения спутника Сатурна Титана. Источник изображения: Johns Hopkins/APL

Самое замечательное во всей этой истории, что для поиска признаков жизни на ледяных лунах не нужно готовить невообразимую по сложности экспедицию с бурением десятков километров льда и погружением в океан и на его дно. Признаки жизни на Энцеладе будут везде на её поверхности, для нахождения которых будет достаточно сравнительно простого спускаемого аппарата. И такие аппараты уже проектируются, но это уже другая история.

Впервые загадочные радиальные образования на кольцах Сатурна чётко зафиксировали космические аппараты «Вояджер», посетившие систему Сатурна в 80-х годах прошлого века. С тех пор учёные пытаются разгадать загадку образования «спиц» и не могут положить конец научному спору об этом явлении. Мешает внести ясность сезонность явления, которое длится 7 лет из 30 во время полного оборота Сатурна вокруг Солнца.

Слева на кольцах видны тёмные пятна — это те самые спицы. Источник изображения: NASA, ESA и Amy Simon (NASA-GSFC);

В северном полушарии Сатурна весеннее равноденствие наступит 6 мая 2025 года. Возникновение спиц на кольцах планеты-гиганта ранее наступало за несколько лет до дня равноденствия и длилось несколько лет после него. Тем самым учёным можно приступать к наблюдению этого редкого явления, для чего в программе «Хаббла» предусмотрены соответствующие окна. И первые снимки спиц в новом цикле этот космический телескоп уже получил, о чём сообщили в NASA.

Новые наблюдения будут объединены с предыдущими наблюдениями зонда «Кассини». Эта межпланетная станция с относительно близкого расстояния наблюдала кольца Сатурна по 2017 год включительно. Последнее равноденствие Сатурна произошло в 2009 году, что позволило зонду собрать ценную информацию по спицам — светлым или тёмным (в зависимости от угла обзора) радиальным образованиям в области колец, отдалённо напоминающим спицы в колесе.

По мере приближения весеннего равноденствия в северном полушарии Сатурна его кольца всё сильнее наклоняются к Солнцу. К моменту летнего или зимнего солнцестояния, когда Солнце находится на максимально высокой или низкой широте спицы исчезают. Предполагаемая причина возникновения спиц — это переменное магнитное поле планеты. Поле взаимодействует с солнечным ветром, что создаёт электрически заряженную среду. На Земле, например, это ведёт к возникновению северного сияния.

Заряженная среда в области колец Сатурна может заставлять мельчайшие частицы колец взлетать над кольцами, временно и материально обозначая силовые линии магнитного поля планеты. Это делает их видимыми на фоне колец из более крупных глыб. Свет и тень сильнее подчёркивают эффект отделения, что позволит «Хабблу» лучше рассмотреть это явление и, быть может, поставить точку в вопросе о его происхождении и механизмах.

Спутник Сатурна под именем Мимас, возможно, генерирует достаточное количество тепла для поддержания существования водяного океана под его ледяной поверхностью. Недавнее моделирование ударного кратера Гершель — самого заметного объекта на поверхности спутника, а также отсутствие на объекте тектонической активности поддерживает теорию о существовании геологически молодого внутреннего океана, окружённого относительно тонкой ледяной «скорлупой».

Источник изображения: NASA

К соответствующим выводам пришли исследователи Юго-Западного исследовательского института (SwRI) в Сан-Антонио (Техас, США). Учёные сообщили, что в последние дни миссии Кассини у Сатурна космический аппарат зафиксировал любопытную либрацию — колебание характеристик вращения Мимаса, что часто свидетельствует о наличии геологической активности, способной поддерживать существование внутреннего океана.

Впрочем, несмотря на эти колебания, испещрённая кратерами поверхность Мимаса сначала заставила учёных рассматривать луну только как кусок льда, поскольку прочие океанические миры вроде Энцелада с его гейзерами или другие луны Сатурна, обычно демонстрируют разные признаки геологической активности. У Мимаса они отсутствуют.

Мимас казался маловероятным кандидатом на наличие океана, поскольку его замёрзшая поверхность с одним огромным ударным кратером не позволяла предполагать о наличии такой активности. Другими словами, если на Мимасе всё-таки есть жидкая вода, речь идёт о новом классе — «стелс-океане», никак не проявляющем себя.

Но, когда учёные моделировали формирование ударного кратера Гершель, они установили, что ледяная оболочка на момент удара должна была бы быть как минимум 55 км толщиной. Тем временем наблюдения и моделирование свидетельствуют, что сейчас её толщина составляет менее 30 км. Другими словами, внутренний океан потеплел и расширился с тех пор, как произошёл удар. Более того, форма кратера соответствовала моделям только при учёте возможного существования внутреннего океана. По мнению учёных, новые модели ставят под сомнение современное понимание термоорбитальной эволюции.

Как заявляют исследователи, если Мимас получит статус луны с внутренним океаном, это позволит оценить модели его формирования и эволюции, что поможет лучше понять природу колец Сатурна и лун среднего размера, а также оценить распространённость океанических лун, в частности, у Урана. Мимас является привлекательной целью для дальнейшего изучения.

Результаты исследований опубликованы в журнале Geophysical Research Letters 26 декабря.

NASA показали снимки облаков и атмосферы спутника Сатурна Титана, сделанные космическим телескопом «Джеймс Уэбб», которые позволят лучше изучить его атмосферу. Этот спутник является одним из самых интересных объектов в Солнечной системе. Зелёно-голубой окрас объекта напоминает Землю, и это единственное место в Солнечной системе помимо нашей планеты, в котором существуют моря, реки и озёра, только вот состоят они не из воды.

Источник изображения: NASA

Единственный мир в Солнечной системе помимо Земли, имеющий плотную атмосферу, также является и единственным планетарным телом в звёздной системе помимо нашей планеты, наделённым морями, реками и озёрами, только состоящими из жидких метана и этана. При этом атмосфера Титана заполнена густым туманом, скрывающим видимый свет, отражающийся от поверхности, что затрудняет изучение спутника, но для «Джеймса Уэбба» это не помеха.

По данным NASA, учёные годами ждали возможности использовать инфракрасные приборы «Джеймса Уэбба» для изучения атмосферы Титана, включая её удивительные погодные условия и газовый состав. Атмосфера Титана чрезвычайно интересна не только из-за метановых облаков и бурь, но и потому, что она может рассказать о прошлом Титана, включая то, всегда ли луна Сатурна имела атмосферу вообще.

Изучив изображения, снятые камерой NIRCam в ближнем инфракрасном диапазоне, учёные смогли установить, что яркое пятно в северном полушарии Титана фактически является большим облаком, а вскоре было обнаружено и второе облако. Выявление облаков является важным событием, поскольку подтверждает прежние компьютерные модели климата Титана, согласно которым облака формируются в середине северного полушария в конце лета, когда поверхность прогрета Солнцем.

Источник изображения: NASA

Позже учёные решили выяснить, двигались ли облака и меняли ли форму — это могло бы помочь изучить движение атмосферы на этой луне. Специалисты NASA связались с наземной Обсерваторией Кека на Гавайях, которая и подтвердила наличие облаков, к тому времени изменивших форму. Эксперты по моделированию атмосферных процессов не смогли подтвердить, что обнаруженные в разные дни облака — одни и те же, зато факт их присутствия служит подтверждением сезонности погодных изменений.

Дополнительно команда получила данные от спектрографа ближнего ИК-диапазона NIRSpec, получающего данные об излучении, недоступном для наземных обсерваторий из-за влияния земной атмосферы. Данные, которые всё ещё анализируются, позволят узнать о составе нижних слоёв атмосферы Титана и его поверхности, а также о том, чем является яркое пятно над южным полюсом.

В мае или июне 2023 года должны появиться дополнительные данные от NIRCam и NIRSpec, а также первые данные от инструмента среднего инфракрасного диапазона MIRI, все они установлены на «Джеймс Уэбб». Данные MIRI позволят изучить дополнительную часть спектра, включая излучение от Титана, ранее не регистрировавшееся в принципе. Это обеспечит исследователей информацией о сложных газах в атмосфере объекта, а также, вероятно, поможет открыть секрет — почему Титан является единственной луной в Солнечной системе, имеющей плотную атмосферу.

Международная команда учёных обнаружила новые доказательства в пользу теории о возможной жизни на одном из спутников Сатурна. Речь идёт об Энцеладе, в океане которого, как считают исследователи, может содержаться раствор фосфора — необходимый для биологической жизни элемент. Об этом пишет ТАСС со ссылкой на китайское агентство «Синьхуа».

Источник изображения: NASA / JPL-Caltech / Space Science Institute

Напомним, фосфор является необходимым компонентом костей, клеточной мембраны и ДНК человека, а также животных. Прежде учёные обнаружили на Энцеладе водород, азот, кислород и серу — важные для возникновения жизни элементы. Однако из-за отсутствия фосфора спутник Сатурна считался необитаемым.

Теперь же группа исследователей под руководством Хао Цзихуа создала модель взаимодействия воды и горных пород каменистого дна океана Энцелада, на основании чего и было сделано предположение о наличии фосфора. «Океаническая вода на планете оказалась очень щелочной (очень солёной) и лишённой кислорода, подобно газированной воде, которую люди пьют на Земле», — отметил Цзихуа. Он считает, что в такой водной среде фосфору из горных пород потребовалось бы около 100 млн лет, чтобы полностью раствориться.

Учёные не исключают, что океан на Энцеладе мог существовать более 100 млн лет. С учётом данного фактора исследователи считают, что горные породы спутника за этот период могли выделить значительное количество фосфора в океан.

Сатурн — одна из самых уникальных планет Солнечной системы и, прежде всего, благодаря наличию своих великолепных колец. До начала 80-х годов XX века кольца Сатурна считались рождёнными на заре становления нашей звёздной системы. Однако современные средства астрономического наблюдения позволили заподозрить, что кольцам Сатурна около 100 млн лет и появились они совсем недавно — в эпоху земных динозавров, что также утверждает новая гипотеза.

Источник изображения: NASA/JPL-Caltech/Space Science Institute

Первые доказательства молодости колец Сатурна в начале 80-х годов прошлого века представили сотрудник Массачусетского технологического института (MIT) Скотт Тремейн (Scott Tremaine) и учёный Калтеха Питер Голдрейх (Peter Goldreich). Основываясь на скорости движения ледяных частиц в кольцах и на том, как часто они сталкиваются и изнашивают друг друга, они сделали заключение об относительной молодости колец.

Миссия зонда «Кассини» к Сатурну в 2017 году собрала новые доказательства относительно недавнего появления колец. Кольца свободны от космической пыли, которой там за миллиарды лет существования Сатурна накопилось бы заметное количество. «Кассини» собрал данные об объёме пыли в межпланетном пространстве рядом с кольцами и оценил массу колец. Оказалось, что кольца содержат всего 1 % межпланетной пыли. Они блестят как новенькие! Безусловно, пыль могла упасть под воздействием гравитации на Сатурн, поэтому данное исследование надо воспринимать в комплексе с другими.

В свежей научной работе под руководством Джека Уисдома (Jack Wisdom) из Массачусетского технологического института представлен физический механизм, который не только объясняет наклон оси вращения Сатурна и эксцентриситет орбиты его крупнейшей луны Титана, но и предполагает, что возраст колец должен быть близок к 100 млн лет.

В новой гипотезе даётся ответ на четыре главные загадки Сатурна: появление колец и их возраст, наклонение Сатурна относительно орбиты вокруг Солнца и эксцентричная орбита Титана. Решением всех четырёх загадок назван гипотетический естественный спутник Сатурна, гравитационный разрыв которого произошёл около 100 млн лет назад и привёл к появлению колец. Учёные назвали взорвавшуюся сатурнианскую луну «Хризалис» (Chrysalis).

В своём исследовании учёные создали физическую модель, которая объясняет всю происшедшую 100 млн лет назад драму космического масштаба. Гипотеза предполагает, что к определённому моменту Хризалис привела прецессию Сатурна в состояние резонанса с прецессией узла орбиты Нептуна (места, где орбита Нептуна пересекает плоскость эклиптики). Сегодня Сатурн и Нептун не находятся в резонансе по этим параметрам, а частоту прецессии Сатурна в основном определяет его луна — Титан.

В своей гипотезе команда Уисдома предполагает, что Хризалис также внесла свой вклад в крутящий момент на Сатурне, приведя окольцованную планету в резонанс с Нептуном. Однако компьютерное моделирование показывает, что 100–200 млн лет назад Хризалис сама бы вошла в орбитальный резонанс с Титаном. Это могло бы подтолкнуть гипотетическую луну к Сатурну, где гравитационные приливы разорвали бы её на части и образовали знаменитые кольца. А без Хризалис в гравитационной системе Сатурна прецессия планеты уменьшилась бы и ушла из состояния из резонанса с Нептуном, что мы сегодня и наблюдаем.

Отдельные исследования показывают, что изменение орбиты Титана в сторону «более сплюснутой» произошло относительно недавно по астрономическим меркам. Эти же изменения привели к наклонению Сатурна на 26,7° по отношению к плоскости эклиптики в Солнечной Системе. Жизнь и смерть гипотетической луны Сатурна Хризалис объясняет все эволюции гравитационной системы Сатурна за последние несколько сотен млн лет, но мы вряд ли когда-нибудь точно узнаем об этом.

Исследователи из Калифорнийского университета в Риверсайде провели компьютерное моделирование орбиты Юпитера и четырёх его главных лун, позволившее установить, почему у газового гиганта отсутствуют такие эффектные кольца, какими известен соседний Сатурн.

Источник изображения: Planet Volumes/unsplash.com

Как сообщает издание Independent со ссылкой на астрофизика Стивена Кейна (Stephen Kane), если бы у Юпитера были кольца вроде сатурнианских, они были бы видны с Земли и выглядели ещё более удивительно, хотя бы потому, что Юпитер находится гораздо ближе к нашей планете.

На самом деле небольшие кольца у Юпитера всё же есть, но они намного меньше, чем у Сатурна и их нелегко разглядеть с помощью обычного астрономического оборудования. А вот большие кольца там не могли образоваться, потому как их бы разрушили многочисленные луны Юпитера ещё до формирования. Другими словами, гравитация лун не позволяла появиться кольцам в прошлом и не позволит сформироваться им в будущем. Юпитер более, чем вдвое массивнее, чем все остальные планеты Солнечной системы вместе взятые, причём его окружают 79 лун.

У Сатурна тоже есть луны, и они играют важную роль в формировании и сохранении его колец, но, если бы они были крупнее, гравитация легко разрушила бы и их. В будущем Кейн намерен создать компьютерную модель Урана — предположительно, в далёком прошлом планета столкнулась с другим объектом массой с Землю или значительно больше, в результате чего у планеты тоже остались заметные кольца.

Титан, крупнейший спутник Сатурна, отличают ландшафты, очень похожие на земные: реки и озёра, каньоны и песчаные дюны. Разница в том, что на Титане этот ландшафт образуют кардинально отличные от земных вещества: по руслам рек течёт жидкий метан, а песчаные дюны образуются иными углеводородными соединениями. Группа учёных попыталась понять, как этот заведомо менее прочный ландшафт не рассыпается в пыль.

Источник изображения: nasa.gov

Научный мир долго не мог понять, каким образом образовались, а главное, как поддерживались все эти элементы неземного ландшафта. Дело в том, что углеводородные соединения существенно более хрупкие в сравнении с превалирующими на Земле соединениями кремния. Азотные ветры и жидкий метан должны были обратить отложения Титана в мелкую пыль, не способную образовывать рельефных элементов.

Ответы на многие вопросы, вероятно, нашла группа учёных во главе с доцентом Стэнфордского университета (США) Матьё Лапотром (Mathieu Lapôtre). По их мнению, ландшафт Титана мог сформироваться благодаря сочетанию агломерации (спекания) материалов, действия ветра и смены сезонов. Ключом к открытию оказались ооиды — сферические или зернистые минеральные отложения, которые встречаются на Земле. Эти отложения образуются в результате разрушения крупных силикатных образований, например, камней. С одной стороны, на ооиды осаждаются различные минералы, с другой, зёрна подвержены дальнейшему разрушению под действием воды и ветров. В какой-то момент процессы осаждения и разрушения уравновешивают друг друга, и ооиды сохраняют постоянный размер, а при переносе силами стихий на новые места они снова образуют крупные структуры.

Учёные предположили, что подобные механизмы могут работать и на Титане. Для проверки своей гипотезы они проанализировали собранные миссией «Кассини» данные об атмосфере Титана и попытались понять, каким образом могли сформироваться различные геологические объекты. Как выяснилось, в районе экватора чаще дуют ветры, создавая условия для формирования песчаных дюн. В других регионах движения атмосферы не столь интенсивны, что позволяет формироваться более прочным зернистым минералам и осадочным породам.

На Титане, как и на Земле (и больше нигде в Солнечной системе), существует сезонный цикл переноса жидкости — на основании этого тезиса авторы исследования выдвинули гипотезу, что движение жидкого метана оказывает на породы двоякое воздействие, способствуя как эрозии, так и образованию отложений.

Пытаясь обнаружить геологическую активность спутника Сатурна Мимаса или подтвердить отсутствие таковой, учёные Северо-западного исследовательского института (США) выявили «убедительные доказательства» того, что под поверхностью объекта может скрываться океан. Если гипотеза подтвердится, в Солнечной системе появится ещё одно потенциально пригодное для жизни место.

Источник изображения: wikipedia.org

Учёные всё чаще обращаются к теме планетарных спутников в Солнечной системе с признаками подземных океанов. Наиболее известными такими объектами являются спутник Сатурна Энцелад и спутник Юпитера Европа — они считаются первыми кандидатами для программ поиска инопланетной жизни. По версии учёных, Энцелад даже содержит необходимые для поддержания вещества в составе морской воды, которая извергается из его гейзеров близ Южного полюса.

И Энцелад, и Европа демонстрируют признаки геологической активности, что свидетельствует о вероятном присутствии источника тепла, благодаря которому на этих спутниках может существовать жидкая вода. А вот поверхность Мимаса буквально изрыта кратерами, один из которых — Гершель — имеет от 130 до 140 км в диаметре, что делает луну похожей на «Звезду смерти» из «Звёздных войн». Из-за обилия кратеров учёные долго считали спутник геологически неактивным — просто глыбой льда.

Однако при анализе данных, полученных от аппарата «Кассини» (Cassini) в движении Мимаса были обнаружены незначительные колебания или «либрации», вызванные гравитационным взаимодействием с Сатурном и с наибольшей вероятностью возможные при наличии океана под внешним ледяным слоем на глубине от 24 до 31 км. Это открытие, говорят учёные, станет стимулом для дальнейших поисков потенциально пригодных для жизни объектов в ещё более отдалённых и менее изученных частях Солнечной системы, например, среди спутников Урана.

Космический зонд «Кассини» 13 лет собирал ответы на загадки, связанные с Сатурном. Представленные станцией данные дают астрономам возможность постепенно раскрывать тайны этой планеты. Например, с большой долей вероятности удалось определить, что ядро Сатурна простирается до 60 % его размера и оно условно жидкое с нечётко оформленными краями — плещется внутри планеты и создаёт огромные гравитационные волны вокруг.

Предполагаемое строение Сатурна. Источник изображения: Caltech/R. Hurt (IPAC)

Заглянуть внутрь планеты-гиганта и взять керны с её поверхности мы не можем. Оказалось, для изучения внутренней структуры Сатурна этого делать не обязательно. Окружающие Сатурн кольца могут играть роль сейсмографов — они достаточно чётко реагируют на возмущения ядра и его гравитацию. «Кассини» собрал достаточно данных, чтобы по картине возмущений в кольцах Сатурна можно было бы выстроить математическую модель ядра планеты.

Исследование провели два планетолога из Калифорнийского технологического института — Крис Манкович (Christopher Mankovich) и Джим Фуллер (Jim Fuller). В статье в журнале Nature Astronomy они рассказали, что смогли определить примерную структуру ядра Сатурна и его конфигурацию по данным гравитационных возмущений в кольцах планеты. Согласно представленной модели выходит, что у ядра нет чётко очерченных границ и оно фактически «плещется» внутри Сатурна.

У Земли твёрдое каменно-металлическое ядро с чёткими границами во всех слоях. У Сатурна, судя по всему, ядро представляет собой взвесь изо льда, камней и металлов — своеобразный суп из множества обычных и экзотических ингредиентов. Оно постоянно перемешивается и поэтому не может иметь чётких границ. По некоторым данным, представленным юпитерианским зондом «Юнона», у Юпитера, как у другой планеты-гиганта в нашей системе, такое же подвижное и немонолитное ядро.

«Юпитеру не хватает кольца, — пошутил один из авторов исследования. — Может взорвать одну из юпитерианских лун?» Зато кольца есть у Нептуна и, гипотетически, у Плутона. Возможно, наблюдение за ними также подскажет внутреннее устройство этих планет.

Исследователи из России рассматривают возможность запуска космических аппаратов на ядерной тяге для изучения планет Солнечной системы. Об этом рассказал научный руководитель Института космических исследований Российской академии наук (ИКИ РАН) Лев Зелёный.

Речь идёт об отправке автоматической станции к Юпитеру, Сатурну, Урану или Нептуну. Применение ядерных двигателей позволит добраться до выбранной цели исследований в относительно небольшие сроки.

«Мы сейчас даже начали мечтать о полёте к планетам-гигантам. Пока никогда — ни в Советском Союзе, ни в России — не летали, там тоже очень интересно. Обычным двигателем — это очень долгая дорога, с солнечными манёврами, а вот на такой современной технике можно долететь гораздо быстрее», — приводит «РИА Новости» слова господина Зелёного.

В России, напомним, уже начата реализация проекта под названием «Нуклон», предусматривающего создание транспортно-энергетического модуля с бортовым ядерным реактором мегаваттного класса. Такой космический буксир сможет транспортировать различные грузы и аппараты, автономно вырабатывая энергию в течение длительного времени.

Работы в рамках аванпроекта «Нуклон» выполняет петербургское конструкторское бюро «Арсенал» имени М. В. Фрунзе. Правда, первый запуск буксира состоится не ранее 2030 года, а, вероятнее всего, позднее.