user5820212

Самый крупный спутник Сатурна – Титан – долго был скрыт от нас плотным желтым туманом. Его открыл голландский физик и астроном Христиан Гюйгенс 25 марта 1655 года. Наблюдая Сатурн, ученый обратил внимание на желтую звездочку рядом с газовым гигантом. Эту точку астрономы видели и раньше, но принимали её за звезду. Только Гюйгенс предположил: а вдруг это – спутник Сатурна? Стал наблюдать за желтой звездочкой увидел её движение и понял, что не ошибся.

Своё имя Титан получил только в XIX веке: в 1847 году английский астроном и физик Джон Гершель предложил назвать все спутники Сатурна именами сестер и братьев древнеримского бога Сатурна.

Эта луна получила вполне подходящее имя: диаметр Титана равен 5149 км, что больше, чем у Меркурия и чуть меньше, чем у Марса и Ганимеда:

Сравнительные размеры планет и спутников. Картинка из открытых источников.

В 1907 году испанский астроном Хосеп Сола, наблюдая, что края спутника светятся ярче, чем центральная часть, предположил, что Титан имеет атмосферу. В 1944 году Джерард Койпер сделал спектральный анализ спутника и убедился, что атмосфера – есть, и состоит она преимущественно из азота с примесью метана.

В XX веке о спутнике было неизвестно практически ничего: «Пионеру» удалось сделать только не очень четкую фотографию, где запечатлен шарик, похожий на апельсинку:

Снимки Сатурна с Титаном и одного Титана с "Пионера". Источник: NASA.

Этот снимок не прибавил никаких сведений. «Вояджерам» удалось определить лишь температуру Титана и подтвердить, что на его поверхности очень холодно – минус 180°.

Иного ученые и не предполагали: Титан, как и Сатурн, получает всего 1% солнечного тепла по сравнению с Землей. Однако у спутника есть интересная особенность: он имеет антипарниковый эффект, который вызывается наличием на большой высоте слоя дымки, поглощающей видимый свет, но прозрачной для инфракрасного излучения. Это позволяет инфракрасной энергии выходить наружу, понижая температуру поверхности: без желтой дымки Титан был бы теплее примерно на 20° – поскольку тогда и парниковый эффект, тоже присутствующий на спутнике и вызванный давлением азота и метана, был бы усилен.

Почти все сведения о Титане, которыми мы располагаем сегодня, получены благодаря миссии «Кассини» (NASA) и зонду «Гюйгенс» (Европейское космическое агентство).

«Кассини» прибыл на орбиту Сатурна в конце 2004 года, 25 декабря от него отделился «Гюйгенс» и направился к крупнейшей луне газового гиганта. До посадки зонда на Титан ученые даже делали ставки на то, как выглядит поверхность спутника. Большинство полагало, что под покровом плотной желтой атмосферы скрывается сплошной океан из жидких углеводородов. Часть ученых считала, что на спутнике все-таки есть твердая поверхность.

Поверхность Титана: дюны, реки и озера из жидкого метана, горные хребты

«Гюйгенс» вошел в атмосферу Титана со скоростью 6 км/с, и астрономы прильнули к экранам, на которые приходили снимки. Ожидание было довольно томительным: ведь сигнал с такого расстояния шел больше часа. Первые 130 км зонд мог различить только смог и туман, а примерно в 30 км от поверхности начал проступать рельеф. Ученым открылся ландшафт, очень похожий на ландшафт нашей родной планеты: яркие горы, разрезанные узкими темными каналами – что говорило о когда-то шедших дождях на спутнике, разветвленные речные системы – точно такие же, как на Земле (правда, «Гюйгенс» заснял высохшие русла рек):

"Гюйгенс" впервые приоткрыл непроницаемое желтое покрывало Титана. Источник: Московский астрономический клуб.

Высохшие русла рек, снятые "Гюйгенсом". Вероятно, когда на экваторе спутника идут дожди, реки снова заполняются жидким метаном. Кадр с канала HDL.

Аппарат достигнул поверхности в районе экватора:

Это снимок Титана из космоса, сделанный АМС "Кассини". Красной точкой обозначено место приземления "Гюйгенса". Источник: Московский астрономический клуб.

Снимки поверхности Титана из космоса невозможно получить в видимом свете: все, что передала АМС «Кассини» - это фотографии, полученные с помощью эхолокации, либо – в инфракрасном диапазоне. Темные пятна в районе экватора поначалу принимали за огромные метановые моря, но позже выяснилось, что Титан гораздо засушливее, особенно в экваториальных широтах. То, что считали морями, оказалось огромными дюнами, по виду напоминающими земные пустыни. Они покрывают около 17% поверхности спутника:

Так в экваториальной зоне Титана выглядят дюны. Кадр с канала National Geographic.

Эти волны песка, как и на Земле, образуются ветрами. На спутнике Сатурна ветра довольно слабые – у поверхности это в среднем 0,3 м/с, но из-за повышенного атмосферного давления (в 1,5 раза выше земного) они производят почти тот же эффект, что и на Земле, формируя очень похожие дюны.

Песок Титана по составу совершенно другой: это не горные породы, а – органика, т.е. твердые углеводороды.

Гюйгенс, достигнув поверхности, как мы видим, как раз в районе «темных пятен», передал снимок именно пустыни:

Фото с поверхности Титана в момент приземления "Гюйгенса". Источник:NASA.

То, что так похоже на камни – на самом деле куски льда. На фото заметно, что эти ледяные камни – не острые, а обточенные, как галька. Значит, здесь раньше было море или озеро. Камни на Титане должны обтачиваться гораздо быстрее, чем на Земле, т.к. речь не о воде, а о жидком метане, который «обрабатывает» не горные породы, а гораздо менее прочный лед, да еще - при повышенном давлении.

«Гюйгенс» недолго передавал информацию: весь процесс его работы, включая снижение, занял 2 часа 27 минут. Метановые озера и моря на поверхности спутника обнаружил «Кассини»: в основном – в районе полюсов. Самое крупное из них – море Кракена – размером с наше Каспийское, в северных широтах:

Метановые моря не севере Титана. Источник: NASA.

Правда, его глубина оценивается всего в 200 метров.

Ближе к полюсу - море Лигеи, вот как оно выглядит в сравнении с Ладожским озером:

Море Лигеи на Титане (слева) и Ладожское озеро (справа). Источник: Московский астрономический клуб.

Его глубина тоже небольшая – около 170 м.

Наконец, самое близкое к полюсу – море Пунги, шириной около 380 км.

На южном полюсе Титана в 2006 году «Кассини» обнаружил озеро, получившее имя Онтарио:

Озеро Онтарио на Титане. Источник: NASA.

Его площадь – почти 20 тыс. кв. км, что примерно равно площади земного озера Онтарио. Холодное озеро на спутнике Сатурна состоит из жидкого метана (70%), этана и пропана.

Как образуются эти моря и почему они расположены ближе к полюсам, а экваториальные области – засушливы?

Круговорот метана

Ось Титана наклонена к плоскости орбиты на 26°, поэтому на спутнике есть времена года. Только длятся они куда больше земных: ведь Титан, как и Сатурн, совершает оборот вокруг Солнца за 30 земных лет. Ученые создали компьютерную модель атмосферных течений Титана, которая показала, что в течение сатурнианского года жидкий метан испаряется из экваториальной области и переносится к полюсам, где он выпадает в виде дождя. Возможно, этим и объясняется относительная сухость на экваторе спутника.

Наблюдать дождь из жидкого метана на этой луне было бы удивительным зрелищем: из-за низкой гравитации – в 7 раз ниже земной – и вязкости жидкого метана капли дождя по размерам достигают куриного яйца!

Компьютерная модель метанового дождя на Титане. Кадр с канала HDL.

И падают они медленно, как хлопья снега.

Ледяная кора спутника играет роль почвы: она впитывает метан так же, как сухая земля – воду. Когда метана накапливается достаточно много, он, как вода на земле, пополняет моря и озера, а также прокладывает себе путь по равнинам, образуя русла рек:

Предположительно, так выглядят реки и ручьи из жидких углеводородов на Титане.

В дни осеннего и весеннего равноденствий в экваториальных районах Титана должны происходить интенсивные ливни, проливая достаточно жидкости, чтобы образовать каналы того типа, который обнаружил Гюйгенс.

В 2016 году «Кассини» зафиксировал у южного полюса Титана большое вращающееся метановое облако:

Большое метановое облако, заснятое "Кассини". Кадр с канала HDL.

В такие облака собирается испарившийся с поверхности метан и этан, чтобы пополнить углеводородные моря.

На Титане существуют и горные хребты – самые высокие из которых, горы Митрим, представляют собой три хребта и имеют высоту 3337 метров:

Горы Митрим на Титане, заснятые "Кассини". Источник: NASA.

По земным меркам - не так уж высоко, но, учитывая размер Титана, такие горы на нем должны выглядеть совсем не маленькими.

На поверхности спутника, как и следовало ожидать, очень мало кратеров: большинство метеоритов сгорают в плотной атмосфере. Это затрудняет оценку возраста Титана: пока ученым трудно ответить на вопрос, является ли этот спутник древним или же он относительно молод.

Атмосфера

Титан – единственный спутник в солнечной системе, имеющий высокую и плотную атмосферу. Высота этой газовой оболочки – 500 км, как и у Земли. Состоит она в основном из азота – 98,5%, в приповерхностном слое его содержание уменьшается до 95%. Остальное – метан (1,5%, в тропосфере – 5%) с примесью водорода (0,1-0,2%) и следами этана, пропана и ацетилена.

Плотность атмосферы спутника достигается за счет много численных слоев дымки. Основных слоя два: нижний состоит в основном из этана, верхний – из толинов.

Строение атмосферы Титана. Слева - шкала давления, справа - шкала высоты. Источник: Московский астрономический клуб.

Толины – это сложные органические вещества, которые получаются в результате разложения метана ультрафиолетовым излучением.

Художники часть изображают желтое небо Титана с огромным, ясно видимым Сатурном. На самом деле, оказавшись на спутнике, мы не смогли бы любоваться прекрасной окольцованной планетой в его небе – плотная желтая дымка заволакивает весь обзор, закрывая даже Солнце и создавая вечные сумерки:

Так выглядит полдень на Титане. Компьютерное моделирование пейзажа с опустившимся на поверхность "Гюйгенсом".

Внутреннее строение

Титан отброшен от Сатурна на 1,2 млн км, но довольно серьезно подвержен действию приливных сил планеты. Когда спутник на своей орбите находится в афелии, т.е. дольше всего от Сатурна, он имеет форму практически идеальной сферы, а в точке перигелия Титан более сплюснут. Разница в диаметре, по расчетам, составляет 10 метров.

Исходя из этого факта, ученые полагают, что планета состоит не из твердых пород, а под корой льда находится слой жидкости. Возможно, это вода, смешанная с аммиаком, что понижает температуру её замерзания до -100°С.

Внутреннее строение Титана. Картинка из открытых источников.

Под океаном предполагается еще слой льда под высоким давлением, а в центре - большое гидросиликатное ядро. Данные о внутреннем строении спутника - пока только теория, которую еще предстоит проверить.

Косвенным доказательством существование подледного океана на титане служит сравнение снимков «Кассини» за 2005 и 2007 годы. Оно показало, что детали ландшафта сместились на 30 км. Такой сдвиг вполне укладывается в объяснение, что ледяная кора отделена от основной массы спутника глобальной жидкой прослойкой. Скорее всего, океан лежит на глубине 100 км и в его состав входят соли. Ученые считают, что соленость океана высокая, и существование в нем жизни почти невозможно.

Может ли на Титане существовать жизнь?

Лучи Солнца постоянно разрушают метан в атмосфере спутника, и, согласно подсчетам, этот газ должен был выработаться полностью за 20 млн лет. Тот факт, что он не выработался, означает, что его запасы постоянно пополняются.

На Земле есть бактерии метаногены, которые используют для своей жизнедеятельности водород и ацетилен, а выделяют метан. Есть предположение, что на метаногены существуют и на Титане.

Основные теоретические проблемы обоснования жизни на спутнике таковы:

1. Неясны строительные блоки, особенно «информационные» молекулы – ДНК и РНК. Вода и метан (или этан) – совершенно разные растворители, и непонятно, как живая клетка будет функционировать, если вместо воды в ней будет метан или этан.

2. Нестабильная среда. Жидкий метан испаряется из одних мест и проливается дождями в других. На экваторе каналы пополняются в сезоны дождей, промежутки между которыми из-за длинного года составляют 10-15 лет. Не очень понятно, как живым организмам можно приспособиться к такой изменчивой среде.

3. Холод. Скорость химических реакций зависит от температуры – ведь мы ставим продукты в холодильник именно затем, чтобы замедлить химические реакции, а кладем в морозильник – чтобы их практически остановить. Сложно представить жизненные процессы при температуре минус 180°С, однако ученые не исключают такой возможности.

Есть интересное предположение, что примитивные формы жизни могут существовать в верхних слоях атмосферы. Простые организмы могли бы поглощать водород и питаться молекулами ацетилена, выделяя при этом метан:

Гипотеза о существовании живых бактерий на Титане. Кадр с канала KOSMO.

Сложные органические молекулы уже обнаружены в атмосфере Титана. На Земле их нет: они могут существовать только в лабораторных условиях, однако играют важную роль в формировании более крупных органических молекул. Прежде такие соединения находили в космической среде, с Титаном – первый случай, когда они были обнаружены непосредственно в атмосфере.

В 2027 году на Титан NASA планирует отправить аппарат Dragonfly. Это будет винтокрылый летательный аппарат, способный перемещаться с одного места поверхности на другое. Он отправится на Титан в середине 2030-х, и основными его целями будут следующие: поиск химических признаков наличия жизни; исследование активного метанового цикла спутника; изучение пребиотической химии, происходящей в атмосфере и на поверхности Титана.

Такой аппарат планируется отправить на Титан для подробного изучения спутника.

Зонд будет изучать состав гор и дюн Титана, возьмет пробы жидкости его морей, озер и рек и,возможно, даст ответы на многие вопросы, в том числе и о возможности жизни в таком холодном мире. Титан идеально подходит для такого, похожего на стрекозу, летательного аппарата: ведь гравитация на спутнике в 7 раз ниже земной, а атмосфера - плотная.

В следующий раз мы остановимся на других наиболее интересных спутниках Сатурна.

Ставьте лайк, если понравилась статья. Пишите комментарии, подписывайтесь на канал, чтобы не пропустить новые публикации!

Ссылка на эту мою статью на Дзене.

Главная достопримечательность - кольца

Происхождение колец

Одна из наиболее правдоподобных и обоснованных гипотез о происхождении колец Сатурна выглядит так: на заре формирования Солнечной системы спутники планеты (их орбиты были еще нестабильны) один за другим подходили слишком близко к газовому гиганту и разрушались приливными силами:

Разрушение спутника приливными силами Сатурна. Кадр с канала KOSMO.

Тяжелые минеральные компоненты и фрагменты горных пород падали на Сатурн, а более легкие обломки изо льда оставались в космосе. После разрушения нескольких спутников образовалось массивное первичное кольцо – примерно в тысячу раз массивнее современных колец. В течение последующих 4,5 млрд лет ледяные обломки, постоянно сталкиваясь друг с другом, измельчились, а бо́льшая часть вещества была поглощена планетой.

Другая гипотеза состоит в том, что кольцо сформировались одновременно с самим Сатурном: остатки облака околопланетного вещества так и не сформировались в полноценный спутник – этому помешала сильная гравитация газового гиганта. Беспорядочно вращаясь, частицы постоянно соударялись друг с другом и постепенно измельчались.

Есть еще третья версия: она является разновидностью первой и предполагает, что Сатурн в прошлом столкнулся с крупным астероидом или кометой – и из обломков катастрофы сформировались кольца.

Система колец

Кольца Сатурна не имеют четко очерченной границы – ширина их видимой части около 280 тыс. км.

Кольца очень разнятся по яркости: одни хорошо видны в земные телескопы, другие – например, ближайшее к планете кольцо D – довольно тусклое и потому открыто только в XX веке.

Самое внутреннее кольцо Сатурна - Кольцо D состоит из частичек льда и замерзшего метана, его верхняя граница находится 16,5 тыс км от планеты:

Кольцо D. Кадр с канала KOSMO.

Долгое время считалось, что нижний край кольца D плавно переходит в атмосферу Сатурна. В 2017 году «Кассини», завершая свою миссию, сделал 22 витка вокруг Сатурна, «нырнув» в пространство между кольцом D и атмосферой планеты – и тут ученых ждал сюрприз: вместо ожидаемых пылевых завихрений аппарат обнаружил около 2000 км абсолютно пустого пространства! Пока ученые работают над этой загадкой: почему уровень пыли в этой области оказался намного ниже, чем ожидалось.

Одной из последних фотографий, переданных «Кассини», был снимок колец Сатурна изнутри:

Внутри кольца D оказалась пустота. Источник: NASA.

Глядя на это необыкновенное зрелище, остается только пожалеть, что Сатурн не имеет твердой поверхности и мы никогда не сможем погулять под таким небом...

Следом за D идет гораздо более яркое и массивное кольцо С шириной около 17, 5 тыс. км,

Кольцо С. Кадр с канала KOSMO.

которое состоит из обломков не более 2 метров в поперечнике. Суммарная масса частиц этого кольца составляет всего 0,033% в общей массе колец Сатурна.

Самая яркое и массивное кольцо – это кольцо B, которое начинается в 37 тыс. км от планеты и простирается на 25 тыс. км. Его частицы и образуют основную массу всех колец Сатурна, сопоставимую с седьмым по величине спутником Сатурна Мимасом - это маленькая луна неправильной формы размером 207×197×191 км. Толщина кольца оценивается в 5 – 15 м.

Кольцо В. Кадр с канала KOSMO.

Именно на его внешней кромке «Кассини» обнаружил вертикальные образования, похожие на горы – их высота достигает 2,5 км!

"Горы" на внешней кромке кольца В. "Кассини" заснял их, когда солнце стояло низко над кольцами. Кадр с канала "Alpha Centauri".

Наконец, внешнее видимое кольцо – кольцо А – тусклее и раз в 7 легче кольца B. Его внутренний край находится в 64 тыс. км от Сатурна, а ширина равна 14,6 тыс. км. Кольцо А – самое «толстое» - толщина его частиц достигает 30 м. Считается, что этот объект моложе остальных, т.к. температура в нем распределена неравномерно.

Кольцо А. Кадр с канала KOSMO.

Между кольцами B и A располагается одна из самых выразительных структур системы — Щель (или Деление) Кассини (в честь итальянского астронома, открывшего эту щель). Она доступна для наблюдения с Земли в любительские телескопы классом выше среднего. Ее ширина составляет 4,5 тысячи километра — сопоставимо с шириной D-кольца:

Справа — внешняя область кольца B. Черная щель в центре — щель Гюйгенса (300 км) с ярким кольцом Гюйгенса внутри, являющаяся частью деления Кассини. Левая часть снимка также относится к делению NASA / JPL

Каждое из основных колец состоит из большого количества окружностей, разделенных узкими щелями. Щели между кольцами возникают как из-за гравитации самого Сатурна, так и его многочисленных спутников.

В 2,6 тысячах км от внешнего края кольца А (140 тыс. км от центра Сатурна) находится самое тонкое и изменчивое кольцо – F – шириной всего в 30, местами – в 500 км. Технически - это образование из трех более тонких ледяных колец, которые гравитационно удерживаются «лунами-пастухами» - Прометеем и Пандорой:

Кольцо F c Прометеем внутри. Источник: NASA.

За кольцом F следует очень тусклый объект — кольцо Януса-Эпиметея. Оно примечательно во многом тем, что было открыто благодаря «Кассини». Представляет собой крупицы материи, отколовшиеся от спутников Янус и Эпиметея после столкновения с астероидами. Ширина кольца — 5000 км, но его точная толщина неизвестна. Оно находится на удалении в 151 000 км от Сатурна.

Кольцо Януса-Эпиметея отмечено крестом. Источник: NASA.

Еще одно тусклое кольцо G – вращается на расстоянии 166 тыс км от планеты и имеет ширину 9000 км. Вблизи его внешнего края располагается полукилометровый спутник Эгеон, собравший вокруг себя небольшую плотную арку из материала кольца, простирающуюся на одну шестую окружности:

Тень Сатурна на G-кольце. Ярко выделяется арка близ Эгеона. Источник: NASA.

Предпоследнее – Е-кольцо - находится уже между орбитами Мимаса и Титана (180–480 тысяч километров от центра газового гиганта). Толщина кольца более 2000 километров, а основным источником материала для него служат гейзеры Энцелада.

Е-кольцо. Источник: NASA.

Далее следует огромное и почти невидимое Кольцо Фебы – это тончайшее скопление космической пыли и разряженного газа, которое простирается на расстояние до 16 млн км – то есть на половину пути от орбиты Земли до орбиты Венеры!

Так выглядит кольцо Фебы. В центре - Сатурн со всеми остальными кольцами. Картинка из открытых источников.

Кольцо Фебы было открыто лишь в 2009 году помощью инфракрасного космического телескопа «Спитцер». Из-за своей разреженности кольцо Фебы почти невозможно увидеть в оптическом диапазоне. Диаметр его частиц не превышает 10 см, а его орбита отличается от других колец тем, что она наклонена на 27 градусов. Кроме того, оно вращается в сторону, противоположную вращению остальных колец. Дело в том, что по этой плоскости движется 28-й спутник Сатурна – Феба. А пыль, сдуваемая с него солнечным ветром, и образует кольцо.

Интересные факты о кольцах Сатурна

Сатурн вместе с кольцами в диаметре занимает пространство в 400 тыс км, т.е. мог бы с лихвой «покрыть» расстояние между Землей и Луной.

Кольца очень тонкие: если собрать все частицы колец, то их суммарная масса была бы в 2000 раз меньше массы Луны.

Это смоделированное изображение на основе радиолокационных наблюдений дает наглядное представление о размерах частиц колец:

Кольца Сатурна в ложный цветах - в зависимости от размеров частиц. Кадр с канала "Alpha Centauri".

Фиолетовый цвет обозначает места, где преобладают объекты не менее 5 см. Зеленый цвет – 2 см. Голубоватые полосы – еще меньше. Белые полосы – это плотные области, через которые не смогли проникнуть радиосигналы.

Когда «Кассини» подошел достаточно близко, оказалось, что то, что в телескоп выглядело однородным – вдруг распалось на множество мелких колечек. Специалисты NASA сравнивают эти бесчисленные колечки с дорожками грампластинки. Так выглядит фото колец Сатурна в деталях:

Фото колец Сатурна с близкого расстояния. Кадр с канала National Geographic.

Размеры частиц варьируются от камней с многоквартирный дом до мельчайших пылинок. Они вращаются вокруг планеты со скоростью 30-60 тысяч км/ч.

А это изображение в ложных цветах дает представление о составе колец: бирюзовые полосы – лед, красные – так называемая «грязь» т.е. обломки камней и пыль:

Фото колец Сатурна в ложных цветах - в зависимости от состава колец. Кадр с канала "Alpha Centauri".

Внутри С-кольца располагается щель Коломбо. Через неё проходит орбита самого крупного спутника - Титана. Внутри А-кольца вращаются сразу несколько спутников — Атлас, Данфис и Пан. Самый близкий к Сатурну спутник, так до сих пор и не получивший тривиального названия, - S/2009 S1 - вращается внутри В-кольца.

До их пор неизвестно, какое вещество придает кольцам Сатурна розовато-оранжевый оттенок.

Планируемые исследования

Ученые собираются изучать Сатурн дальше - эта планета таит в себе еще много загадок. Также немалый интерес представляют и его спутники. В 2020 году планировалась миссия Titan Saturn System Mission (TSSM) — совместный проект НАСА и ЕКА для изучения Сатурна и его спутников: Титана и Энцелада, где ранее были сделаны уникальные открытия аппаратом «Кассини-Гюйгенс», но пока она отложена. Возможно, до 2029 года проект удастся осуществить, т.к. для ученых Титан и Энцелад представляют огромный интерес - еще больший, чем сам Сатурн. Мы отправимся на эти спутники в следующих рассказах.

Ставьте лайк, если понравилась статья. Пишите комментарии - только без хамства и перехода на личности. Подписывайтесь на канал - будет еще много интересного!

Ссылка на эту мою статью на Яндекс.Дзен, где нет ограничений по количеству фотографий.

Если вы попросите кого-нибудь нарисовать красивую планету – скорее всего, нарисуют именно Сатурн. Его называют красивейшим объектом нашей солнечной системы и «властелином колец». Именно гигантские кольца придают планете особое очарование. Но о них люди узнали сравнительно недавно.

Долгое время Сатурн был лишь яркой точкой на небе Земли. Это – последняя планета, которую можно наблюдать невооруженным глазом, поэтому люди заметили его еще в древности. Первые записи о нем относятся к 700 г. до н.э. – древние астрономы называли его Звезда Ниниба. А древние греки принимали Сатурн – как, впрочем, и другие планеты дальше Луны – за блуждающую звезду, и назвали его в честь бога сельского хозяйства Кроноса. У древних римлян этот бог носил имя Сатурн.

Только в XVII веке Галилео Галилей направил на планету свой первый в мире телескоп и увидел такую картину:

Таким Галилео Галилей увидел Сатурн в свой телескоп. Кадр с канала "Alpha Centauri"

Об том, что ему удалось увидеть, ученый сделал зашифрованную запись:

Высочайшую планету тройною наблюдал

Запись поначалу была ошибочно расшифрована: предполагалось, что он увидел два спутника Марса – Фобос и Деймос.

Через два года Галилей вновь взглянул на планету в телескоп, но загадочные объекты справа и слева исчезли. А еще спустя два года – появились опять. Итальянский ученый до самой своей смерти так и не смог разгадать эту тайну.

Через полвека голландский астроном Христиан Гюйгенс, соорудив более мощный телескоп, увидел кольца Сатурна – правда, слившиеся в его телескопе в одно кольцо. Гюйгенс понял и причину то появления, то исчезновения колец – что это вызвано их наклоном к эклиптике, и в определенные моменты кольца располагаются «ребром» к Земле, что делает их невидимыми для нас.

В 1675 году Джованни Кассини определил, что кольцо Сатурна состоит из двух частей, разделённых тёмным промежутком, который позднее был назван делением (или щелью) Кассини. В XIX веке В. Я. Струве предложил назвать внешнюю часть кольцом A, а внутреннюю — кольцом B.

С совершенствованием телескопов – главным образом, в XX столетии, ученым открылось, что у Сатурна целая система колец.

Исследования

Любая научная экспедиция до Сатурна, как, впрочем, и до других планет – это составление гравитационных маневров, которые помогают увеличить скорость аппарата, потом – многолетний полет и, если всё рассчитано точно и не случилось непредвиденного – долгожданный выход зонда на орбиту, получение снимков и данных от измерительных приборов.

Несмотря на трудности, исследование Сатурна космическими аппаратами началось в 1979 году, когда мимо планеты на расстоянии 20 тыс. км – после шестилетнего пути – пролетел «Пионер-11», в миссию которого входило и изучение Юпитера. Зонд прислал самые первые фотографии Сатурна и его спутников, открыл кольцо F и измерил температуру Титана (- 179°С).

Первая, еще не очень качественная фотография Сатурна и его спутника Титана с зонда "Пионер-11", 1979 год. Источник: NASA

Следующими были «Вояджеры», им удалось получить более высококачественные снимки и исследовать атмосферу планеты.

Сатурн с "Вояджера-2" со спутниками: Сатурн и четыре его спутника. Тефия, Диона и Рея видны на фоне космоса, а Мимас - на диске планеты сбоку от колец.

Кольца Сатурна с Вояджера-2: На снимке кольца С и части кольца В, сделанном 23 августа с дистанции 2.3 млн км, видно не менее 60 отдельных темных и светлых колечек. Источник: NASA.

Самая значимой миссией, подарившей нам множество сведений о Сатурне, его кольцах и спутниках, был полет АМС «Кассини». Практически все сведения, известные сегодня о системе «Властелина колец», получены благодаря этому аппарату.

Миссия была втиснута в жесткие финансовые рамки и даже подвергалась критике со стороны американских экологических групп из-за 34 кг плутония, которые служили топливом – тогда еще свежи были воспоминания об аварии на Чернобыльской АЭС и многие боялись взрыва при запуске аппарата.

К счастью, запуск 15 октября 1997 года был успешным, а расчеты оказались верными – для такого результата была проделана грандиозная работа. Полет предусматривал несколько гравитационных маневров: сначала 2 захода на Венеру, затем – возвращение на Землю, затем – на Юпитер и, наконец, на Сатурн. Путешествие длиной в 3 млрд км длилось почти 7 лет.

Гравитационные маневры, выполненные "Кассини" на пути к Сатурну. Кадр с канала "Alpha Centauri".

Подлет Кассини к Сатурну и ожидание его выхода на орбиту принесло участникам программы много волнений: аппарат должен был пройти между кольцами F и G, где, как надеялись ученые, нет орбитальных осколков. На такой скорости, с которой двигался аппарат, достаточно было попадания более-менее крупного объекта в один из компьютеров или топливный бак – и тогда миссия была бы окончена. Но все маневры были совершены, как надо, и 1 июля 2004 года Кассини благополучно вышел на орбиту Сатурна.

Снимки «Кассини», как и снимки «Юноны», имеют не только научное значение. Они завораживающе красивы:

Сатурн и Титан, будто нанизанный на кольцо. Источник: NASA.

Шестигранный ураган на северном полюсе Сатурна и тень на кольцах. Источник: NASA.

Сатурн, его кольца и Титан в естественных цветах. Источник: NASA.

Вся система колец, кроме громадного и почти невидимого кольца Фебы. Источник: NASA.

А это – снимки Земли и Луны с орбиты Сатурна, также сделанные «Кассини»:

Стрелкой на фото указана наша планета. Кадр с канала "Alpha Centauri".

Яркая звездочка - Земля, и совсем рядом - Луна. Источник: NASA.

К апрелю 2013 года топливо Кассини почти закончилось. Решено было опустить его в атмосферу планеты, где он сгорел, сделав напоследок еще одно важное открытие (см. ниже) и передавая данные почти до последних секунд своей жизни.

Итак, что мы знаем сегодня о Сатурне благодаря всем исследованиям?

Вторая по величине планета Солнечной системы

Сатурн огромен по сравнению с другими планетами, но он ненамного меньше Юпитера:

Сравнительные размеры планет. Картинка из открытых источников.

При этом его масса составляет всего 30% от массы самой большой планеты Солнечной системы. По сравнению с Землей Сатурн в 95 раз массивнее, но мог бы вместить в себя нашу планету целых 763 раза. Все дело в его маленькой плотности: «Властелин колец» в основном состоит из самого легкого газа – водорода с примесями гелия, метана и аммиака. Относительно он очень легок: если теоретически вообразить ванну с водой, куда можно было бы поместить Сатурн, тот бы плавал на поверхности:

В воображаемой ванне Сатурн плавал бы на поверхности воды. Картинка из открытых источников.

Следует помнить, что речь идет о фантастическом примере для понимания плотности планеты. Рассуждения о том, что Сатурн своей гравитацией моментально втянул бы в себя подобный океан, или о том, что такой массив воды не смог бы существовать в жидком виде – это другие темы.

«Властелин колец» отброшен от Солнца на расстояние более чем 1,4 миллиарда км – это в 9 раз дальше, чем Земля. Световым фотонам – самым быстрым в природе – на путь от Солнца до нашей планеты нужно всего 8 мин, путь же до Сатурна у света занимает целый час и двадцать минут времени. «Кассини» удалось заснять, каким выглядит Солнце с такого расстояния:

Солнце с Сатурна. Источник: NASA.

На один оборот вокруг Солнца планета тратит 29,5 земных лет. Но вокруг своей оси Сатурн, как и Юпитер вращается быстро: его сутки продолжаются 10,5 часов, поэтому планета сплюснута в полюсах и расширена на экваторе. Наклон оси вращения Сатурна больше земного: он составляет 27 градусов, так что смена сезонов в этом мире существует. Изменения температуры на Сатурне заметны по окраске самых холодных участков в бледно-голубой оттенок. Летом эти места меняют расцветку на потеплевший желтоватый тон.

Однако лучи Солнца не приносят планете много тепла: основные температурные колебания обусловлены процессами внутри самого Сатурна. По мере опускания в слои газового гиганта температура возрастает, т.к. он внутри него находится горячая мантия из металлического водорода:

Строение Сатурна. Картинка из открытых источников.

Предположительно, температура ядра может достигать +11800°С.

Верхние облака планеты, содержащие аммиак, очень холодные: их температура – минус 177°С. Следующий слой включает в себя включает гидросульфидный лед с примесью аммония. В его толщине наблюдается разница в распределении давления, от которого зависит и большая разница температур: от – 3 в самых плотных участках, до -93 в разряженных.

Самый нижний слой находится под максимальным давлением, которое можно сравнить с наблюдаемым на больших глубинах мирового океана. Здесь плотный газовый состав нагревается до +83 градусов.

Синяя линия - это изменение температуры и давления в зависимости от высоты. Картинка из открытых источников.

Как видно по графику, на планете есть участки с комфортной для нас температурой, составляющей +21 градус, но давление там в 10 раз сильнее земного.

Бури и ураганы

Сатурн кажется очень спокойным миром. Издалека видны лишь красивые разноцветные полосы, обусловленные содержанием метана, гелия, азота и аммиака. Но это спокойствие обманчиво: под верхним слоем облаков скрываются бури, не уступающие юпитерианским.

Примерно каждые 30 земных лет на Сатурне происходит мега-шторм, «Кассини» повезло стать свидетелем этого события:

Полоса разрастающегося шторма на Сатурне. Кадр с канала "Alpha Centauri".

А на северном полюсе Сатурна «Кассини» обнаружил реактивный поток, имеющий форму правильного шестиугольника, который существует уже десятилетия. Его поперечник – 25 тыс км, глубина его оценивается как минимум в 100 км:

Ураган, сохраняющий форму правильного шестиугольника, на северном полюсе Сатурна. Источник: NASA.

Есть предположение, что ураган уходит вглубь планеты на целые тысячи километров, чем, возможно, и объясняется его стабильность. А в самом центре находится круговой шторм:

Круговой шторм в центре шестиугольного урагана. Кадр с канала "Alpha Centauri".

Так выглядит размер шестиугольника по сравнению с Землей:

Шестигранный ураган на Сатурне и Земля: сравнительные размеры. Кадр с канала "Alpha Centauri".

На основе полученных данных учёные составили трёхмерную модель атмосферы планеты. Она показала, что под знаменитым многоугольным вихрем на глубине в тысячи километров его окружают три антициклона. По мнению исследователей, потоки газа в них идут в направлении, противоположном движению самой главной «воронки». В результате они меняют поведение ветров по краям урагана и таким образом придают ему форму гексагона.

На южном полюсе Сатурна, на высоте 32 км, тоже бушует вихрь, который занимает две трети диаметра Земли и имеет странное сходство с темным, таинственным глазом:

Вихрь на южном полюсе Сатурна. Источник: NASA.

Кроме того, в южном полушарии, в глубине Аллеи Бурь, был найден разрушительный Драконий шторм:

Драконий шторм на Сатурне. Источник: NASA.

Сфотографированная миссией «Кассини» в 2004 году, эта невероятная гроза, очертания которой напоминают дракона, простирается больше чем на 3200 километров и выдает молнии в 1000 раз сильнее тех, что на Земле. Молнии не наблюдаются напрямую, но регистрируются по мощным радиосигналам.

Магнитное поле

У Сатурна есть магнитные полюса, как и у Земли. Напряженность в районе экватора примерно в 20 раз ниже, чем у Юпитера, и лишь немного ниже, чем у нашей планеты. Таким образом, магнитосфера Сатурна имеет значительно меньшие размеры, чем юпитерианская, однако она весьма эффективно отклоняет частицы солнечного ветра. Кроме того, спутник Сатурна Титан частично теряет плазменную составляющую своей атмосферы, которая становится частью ионосферы Сатурна.

В части второй, следующей - читайте о кольцах: фото, подробности и интересные факты. Статью приходится делить из-за ограничений Пикабу: площадка запрещает включать в один пост более, чем 25 картинок. Статью целиком можете прочитать по Яндекс Дзен, где нет ограничений по количеству фото.

Каллисто – четвертый по удаленности из галилеевых спутников Юпитера. Он довольно крупный – 4821 км в диаметре, что составляет 99% от диаметра Меркурия и лишь немногим меньше Ганимеда и Титана.

Спутник имеет женское имя: Каллисто была любовницей Зевса, которую он, по легенде, превратил в Медведицу и поместил на небо – дабы избежать гнева своей супруги Юноны (Геры). Медведицу он держал за хвост – поэтому тот оказался таким длинным, какого не бывает у настоящих медведей.

Каллисто и Большая Медведица. Картинки из открытых источников.

Каллисто отброшена от Юпитера на внушительное расстояние - 1 882 000 км, протяженность её орбиты – 11 818 960 км. На этот огромный путь спутник тратит сравнительно немного времени – 16,7 дней, за то же время он делает один оборот вокруг своей оси. Нашей Луне на путь, в пять раз меньший, требуется на 11 дней больше. Эти цифры лишний раз показывают нам, сколь огромен Юпитер и как сильна его гравитация.

Строение

Несмотря на синхронное вращение с Юпитером, Каллисто из-за своего значительного удаления от гиганта не участвует в орбитальном резонансе со своими крупнейшими соседями – Ио, Европой и Ганимедом. Кроме того, её орбита почти круговая,

Орбита Каллисто по сравнению с орбитами других спутников Юпитера. Картинка из открытых источников.

соответственно, за свой оборот вокруг гиганта она не подходит ближе и не удаляется дальше, а остается на почти одном и том же расстоянии.

Получается, что Каллисто не находится под воздействием таких приливных сил, как её более близкие к Юпитеру соседи, и её недра не разогреваются. Поверхность спутника очень холодная: средняя температура – минус 103,5°С. Ученые предполагают, что у спутника нет горячего ядра, а в процессе его формирования силикатные породы просто опустились вниз, образовав внутри небольшое каменное ядро.

Внутреннее строение Каллисто. Картинка из открытых источников.

Изучая влияние магнитного поля Юпитера на этот спутник, учёные пришли к выводу, что оно не проникает глубоко внутрь, так как этому препятствует сплошной слой электропроводящей жидкости. Так были сделаны выводы, что на Каллисто, как и на Европе и Ганимеде, существует подледный океан. Аппарат «Галилео» во время своей миссии с 1994 по 2003 г. г. измерил глубину этого океана – по его данным, она оказалась равной около 100 км.

Но как же на таком холодном небесном теле может существовать жидкий океан? Это вполне возможно, если в его состав входим аммиак (а спектральный анализ показал наличие аммиака на Каллисто) – это значительно понижает температуру замерзания. Глубина океана в этом случае может достигать и 300 км. Другое дело, что условия для возникновения жизни в таком океане гораздо хуже, чем на Европе: плохое смешение воды с горными породами и низкие температуры делают маловероятным существование на Каллисто каких-либо живых организмов.

Литосфера, или верхний слой спутника, представляет собой ледяную кору толщиной 80 – 150 км, а, возможно, и больше.

Поверхность

Каллисто – самый темный из галилеевых спутников, отражающий всего 20% солнечных лучей. Спектроскопия выявила на её поверхности водяной лёд, углекислый газ, силикаты и органику – то есть органические соединения, содержащие углерод.

Вся поверхность спутника густо покрыта ударными кратерами. Ни одна из планет и ни один из спутников во всей Солнечной системе не испещрены таким количеством кратеров, как Каллисто. Здесь нет ни гор, ни вулканов, ни тектонических разломов – в основном поверхность представлена равнинами, на которых разбросаны кратеры. Также на поверхности Каллисто есть цепочки из ударных кратеров (иногда слившихся друг с другом). Вероятно, они возникли при столкновении с Каллисто остатков объектов, которые, подойдя чрезмерно близко к Юпитеру - ещё до своего столкновения с Каллисто, - были разрушены приливными силами. Возможно также, что цепочки образовались при пологих касательных столкновениях с постепенным разрушением падающих тел.

Слева - экваториальный район: снимки получены 25 июня 1997 года с расстояния в 15 200 км от Каллисто. Справа -Цепочка Гомул на Каллисто и её увеличенный фрагмент, фото КА "Галилео" 4 ноября 1996 г.

Спутник очень древний, его возраст оценивается в 4,5 млрд лет, поэтому на почти каждый старый кратер накладывается несколько более молодых, разрушающих его.

На Каллисто есть пара огромных образований. Первая – Вальхалла. мульти-кольцевая структура Вальгалла диаметром 1800 км в поперечнике, состоящая из центральной светлой области размером в 600 км и большого количества колец диаметром в 4000 км. Вальгалла является одной из самых больших в Солнечной системе ударных структур:

Ударный бассейн Вальгалла на Каллисто. Фото с "Вояджера", 6 марта 1979 г. Источник: NASA.

Другая такая структура называется Асгард и она чуть меньше – диаметр колец достигает 1600 км:

Сочетание снимков, сделанных «Галилео» в сентябре 1997 года с расстояния 9500 км, с общей фоновой фотографией области, полученной в ноябре 1996 года. Источник: NASA.

В центральной области – огромный ударный кратер Doh около 50 км в диаметре, причем его центр – не в виде чаши, что характерно для большинства ударных кратеров, а с поднятием в виде купола:

Кратер Doh в бассейне Асгард. Снимок сделан «Галилео» 16 сентября 1997 года с расстояния 9500 км. Источник: NASA.

Как появились такие кольцевые структуры? Есть несколько гипотез, самая распространенная из которых состоит в том, что в результате удара очень крупного тела произошло волнообразное движение литосферы, которая лежит на жидком основании – ведь под ней предположительно находится подлёдный океан. То есть концентрические кольца образовались как «круги от брошенного камня на воде».

Еще одна особенность поверхности Каллисто: несмотря на огромное количество кратеров, рельеф там сильно сглажен благодаря особенной эрозии, свойственной холодным небесным телам.

Температура на поверхности Каллисто достигает -108 °С (на солнце), что в сочетании с практически отсутствующей атмосферой создает условия для формирования эрозий необычного типа. Когда слабый солнечный свет падает на обнаженные пласты скальной породы и льда, это может заставлять лед медленно сублимировать, то есть испаряться, превращаясь непосредственно в газ, минуя жидкую фазу, и растворяться в космосе. По мере испарения льда пыль и камни, которые скреплялись им, медленно перемещаются вниз по склону:

Процесс эрозии в результате сублимации льда. Картинка из открытых источников.

Так льда там очень много, то кратеры и другие неровности постепенно разрушаются. Поэтому мелкие кратеры – меньше 1 км в диаметре – на спутнике почти не встречаются: они быстро сглаживаются, валы превращаются в холмы, а кратерные воронки – в небольшие впадины.

Атмосфера и небо

Точный состав атмосферы Каллисто всё еще не определен.

Как и у многих других небольших планет и спутников, газовая оболочка Каллисто очень разрежена. Считается, что она состоит преимущественно из углекислого газа. При давлении слабее земного более чем в 1,3 млн раз такая атмосфера улетучилась бы дня за четыре. Тот факт, что она сохраняется, говорит о её постоянном пополнении – очевидно, благодаря сублимации замёрзшего углекислого газа, что согласуется с гипотезой о деградации валов кратеров вследствие сублимации льдов.

«Галилео» во время одного из своих пролетов обнаружил у спутника ионосферу с довольно высокой электронной плотностью (7-170000 на см-3) – это не может объясняться фотоионизацией одного лишь атмосферного углекислого газа. Есть предположение, что атмосфера Каллисто на самом деле состоит в основном из молекулярного кислорода, и его массовая доля в 10-100 раз превышает долю углекислого газа. Но это предположение еще требует подтверждений: прямых наблюдений кислорода в атмосфере Каллисто пока не было.

Небо на Каллисто, ввиду слабой атмосферы, очень темное. С её поверхности мы бы увидели пейзаж, похожий на лунный – из-за обилия кратеров, и Юпитер, по видимым размерам примерно в 2,5 раза больше Земли на небе Луны,

Так, предположительно, выглядит окружающий пейзаж на Каллисто. Картинка из открытых источников.

или в девять раз больший по видимым размерам, чем Луна на Земном небе:

Сравнение видимых размеров Луны с Земли и Юпитера с Каллисто. Кадр с канала "KOSMO".

Уровень радиации и возможности колонизации

Магнитометр, установленный на Галилео и изучающий магнитное поле Юпитера и галилеевых спутников, обнаружил, что магнитное поле Каллисто, так же, как и на Европе, переменное. Оно индуцировано Юпитером и меняется в зависимости от ориентации на магнитное поле Юпитера, что косвенно подтверждает наличие токопроводящей жидкости под поверхностью – т.е. соленого океана. Магнитный момент поля очень слабый, но, тем не менее, уровень радиации на поверхности Каллисто, благодаря её значительной удаленности от Юпитера – в 7 раз меньше, чем на Земле, то есть совершенно безопасен для человека.

Именно это обстоятельство, а также отсутствие на спутнике вулканической и тектонической активности, то есть там не извергаются вулканы, не трескается поверхность – делает его очень привлекательным для возможной колонизации или установки на нем, допустим, базы астронавтов, изучающих систему Юпитера, или для производства топлива из имеющегося льда и дозаправки или обслуживания кораблей, следующих дальше.

Будут ли на Каллисто базы землян? Картинка из открытых источников.

NASA, проводя в 2003 году оценку перспективности колонизации спутников планет, поставила Каллисто на первое место.

В 2023 году предполагается отправка миссии JUICE для изучения крупнейших спутников Юпитера, а также – совместного проекта «Europa Jupiter System Mission (EJSM)», который будет состоять сразу из четырех аппаратов - от США, Европы, Японии и России. Ученые считают, что только такая совместная деятельность может принести огромную отдачу в ответах на существующие сегодня вопросы об эволюции планетных систем и астробиологии.

Если запуски состоятся, аппараты будут подробно изучать галилеевы спутники Юпитера - и от удачи этих миссий и полученных данных зависят многие дальнейшие планы по освоению космоса. Если, например, на Европе или Ганимеде будет обнаружена жизнь, то это послужит мощным мотивом для новых экспедиций и развития технологий. Есть шанс, что мы станем свидетелями самых потрясающих открытий и первых шагов человека к далеким мирам и звездам.

Пока же нам остается продолжать наше виртуальное путешествие – отправляемся к Сатурну.

Ставьте лайк, если понравилась статья. Пишите комментарии, подписывайтесь на канал - будет еще много интересного!

Ссылка на эту мою статью на Яндекс Дзен.

Возможно, за свою яркую поверхность спутник и получил своё имя: в греческой мифологии Европа была похищена Зевсом (двойником римского бога Юпитера), который принял облик ослепительно белого быка, чтобы привлечь её внимание: она украсила быка цветами и отправилась на его спине на Крит, где стала царицей.

Похищение Европы. Картинка из открытых источников.

Природа спутника – полная противоположность вулканическому соседу Ио. Можно сказать, что Ио и Европа – это пламя и лед. О том, что Европа покрыта льдом, ученые узнали благодаря снимкам с «Вояджеров»: «Вояджер-1» приблизился к спутнику в марте 1979 года на 732 тыс. км, а «Вояджер-2» - в июле того же года на расстояние всего 190 тыс. км. Они передали качественные снимки поверхности, благодаря которым стало известно, что Европа покрыта льдом:

Фото крупным планом поверхности спутника Юпитера Европы, снятое «Вояджером-2» с расстояния 246 000 км. Источник: ©NASA/JPL

Однако еще два десятилетия оставалось неизвестным, есть ли подо льдом вода, или же Европа представляет собой нечто вроде снежка с каменным ядром внутри. Ответить на этот вопрос помогла следующая миссия к Юпитеру и его спутникам – «Галилео».

В 1998 году зонд обнаружил у Европы магнитное поле, а повторные замеры в январе 2000 года подтвердили: поле есть, и оно индуцировано Юпитером.

Что значит – индуцировано? Это легче всего представить на примере металлоискателя, что стоит в аэропорту: когда вы проходите через рамку, металлоискатель генерирует высокочастотную магнитную волну. Если в вашем кармане есть ключи, под воздействием этой волны в них возникнут собственные вихревые токи, которые, в свою очередь создают свое небольшое магнитное поле. То, что вызывает металлоискатель, и есть индуцирование магнитного поля».

Как же это может работать с Юпитером? Когда Европа движется через магнитное поле газового гиганта, ток проходит через какой-то подповерхностный проводник на «луне», и вокруг спутника создается миниатюрное магнитное поле, направленное против юпитерианского. Его-то и уловил сторонний «металлоискатель» — магнитометр аппарата «Галилео».

Значит, внутри юпитерианской луны есть проводник, в роли которого может выступать только соленый океан: ведь вода и лед плохо проводят электричество, так как содержат мало подвижных заряженных частиц, а если добавить соль, картина меняется – соль разделяется на отрицательно и положительно заряженные ионы, чувствительные к магнитному полю.

Впервые в истории человечества ученые получили доказательства наличия на другом космическом теле жидкой воды, скрывающейся под ледяным покровом.

Европа относится с планетам земной группы, имеет внутри, вероятнее всего, железное ядро и состоит из силикатных пород:

Строение Европы. Фото из Википедии.

Толщина ледяного покрова составляет от 80 до 170 км. Под ним находится соленый океан, глубина которого оценивается в 60 – 150 км. Если эти предположения верны, то на «ледяном» спутнике Юпитера воды больше, чем на Земле. Хотя и температура поверхности спутника весьма низкая – от минус 160°С на экваторе до минус 220°С на полюсах, воду в жидком виде может поддерживать тепло, исходящее из недр Европы, разогретых приливными силами газового гиганта. А в океане может существовать жизнь.

Правда, на спутнике чрезвычайно высок уровень радиации: всего за один день человек, высадившийся в этом мире, «схватил» бы смертельную дозу излучения. Однако подо льдом толщиной в десятки километров существование организмов не исключено – по этой причине интерес ученых к Европе весьма высок.

Возможно, в океане Европы есть жизнь. Есть предположения, что даже - многоклеточная. Картинка из открытых источников.

«Галилео» также передал довольно подробные симки поверхности Европы, на которых видно многочисленные разломы и трещины:

Фото поверхности Европы с "Галилео". Источник: ©NASA/JPL

Считают, что это – действие приливных сил Юпитера. Европа движется вокруг гигантской планеты по слегка вытянутой орбите и, когда она подходит ближе к Юпитеру, то растягивается, как резинка, и океан поднимается на высоту около 30 метров. Это примерно столько же, сколько было у цунами в Индийском океане в 2004 году, только происходит на теле, которое по размерам составляет одну четвертую от диаметра Земли. Когда Европа уходит дальше от Юпитера, она обратно стягивается в форму шара. В результате этих процессов образуются трещины.

Красноватый цвет пятен на снимках позволяет предположить наличие соединений железа и серы. По-видимому, они содержатся в океане Европы и исторгаются на поверхность через расщелины, после чего застывают:

Картинка с канала "Злой Космос".

Спектральный анализ темный линий и пятен показал наличие солей – в частности, сульфата магния:

Анализ снимков Европы с "Галилео". Источник: NASA.

А это – одно из последних фото Европы с аппарата «Юнона» (Juno), основной миссией которого является изучение Юпитера:

Фото поверхности Европы с аппарата "Юнона". Источник: NASA.

Поверхность Европы – одна из самых ровных в Солнечной системе. Лишь немногие образования, напоминающие холмы, имеют высоту до нескольких сотен метров. На спутнике мало ударных кратеров, что свидетельствует о геологической молодости его поверхности (вследствие высокой изменчивости, что и следует ожидать от льда) и множество гладких равнин.

Возможно, такой пейзаж мы бы увидели на втором галилеевом спутнике Юпитера. Картинка из открытых источников.

Десять лет назад научный мир всполошило открытие: на Европе были обнаружены водяные гейзеры, выбрасывающие струи воды и пара на огромную высоту.

Компьютерное моделирование гейзера на Европе, наблюдаемого в 2012 году. Кадр с канала "Злой Космос".

Их существование ученые предполагали еще во время исследований «Галилео», но всерьез о них заговорили лишь в декабре 2012 года, когда группа ученых во главе с Иоахимом Зауром из Кёльнского университета наблюдала Европу на космическом телескопе «Хаббл» в ультрафиолетовом диапазоне и фиксировала в течение 17 ночей необычайно большое количество водяного пара над одной из точек южного полушария. Из-за низких температур на Европе, где невозможно испарение воды, такое явление можно объяснить только наличием гейзера. Его высоту оценили в 120 миль (!), и он был таким мощным, что мог бы наполнить олимпийский бассейн в течение нескольких секунд.

Новость была встречена с большим волнением – ведь это означает, что для исследования океана Европы не придется бурить её поверхность: такая работа стоила бы невероятно дорого и растянулась бы на много лет. Но если гейзеры существуют, то для получения ответов на многие вопросы достаточно будет взять образцы выбрасываемой воды.

После – в 2014 и 2016 годах - «Хаббл» заснял шлейфы гейзеров на этом спутнике Юпитера в одном и том же месте:

Снимки гейзеров на Европе с телескопа "Хаббл". Источник: NASA.

Шлейф 2014 года возвышался на 48,3 километра над поверхностью, а шлейф 2016 года — на 99,7 километра.

Как ученые определили, что извергается именно вода? С помощью спектрографа: молекулы воды излучают определенные частоты инфракрасного спектра, поскольку они взаимодействуют с солнечным светом.

Наблюдения за Европой и поиск новых водяных выбросов продолжаются. Пока ученым не удалось непосредственно сфотографировать гейзеры на спутнике, но они надеются сделать это в самом ближайшем будущем: уже начал работу новый космический телескоп «Джеймс Уэбб», а в октябре 2024 года запланирован старт миссии Europa Clipper. Аппарат достигнет орбиты Юпитера в апреле 2030 года и приступит к изучению Европы, чтобы установить, действительно ли на ледяном спутнике Юпитера есть условия, подходящие для зарождения и поддержания жизни. Europa Clipper будет делать снимки высокого разрешения, определять состав поверхности Европы, измерять толщину ледяной коры, искать признаки недавней или продолжающейся геологической активности, подповерхностные озера и определять глубину и соленость океана.

Будут ли обнаружены в океане Европы живые организмы или он окажется мертвым? Мы вполне можем узнать об этом совсем скоро. Может быть, нам доведется стать свидетелями грандиозного события в истории: обнаружения внеземной жизни.

А пока продолжим путешествие: следующая остановка - Ганимед.

Ставьте лайк, если понравилась статья, пишите комментарии, подписывайтесь на канал - будет еще много интересного!

Ссылка на эту мою статью на Яндекс Дзен