Спутниками-«пастухи»
Спутниками-«пастухами» называют небольшие естественные спутники газовых планет в Солнечной системе, которые не позволяют крайним частицам кольца уходить от него в стороны. Они как бы «пасут» частицы, за что и получили своё название «пастухов».
✔️TG 🔝
Ответ на пост «Разорву!»
Нептун потенциально крупнейший источник водорода в солнечной системе. С учетом, что Луна является потенциально крупнейшим источником кислорода в солнечной системе эти два небесных тела могли бы закрыть потребность человечества в кислород-водородном топливе на десятки тысяч лет.
Водородная космонавтика будущие человечества.
Разорву!
Тритон — крупнейший спутник Нептуна.
Ретроградное движение по орбите (то есть, движение, противоположное направлению вращения планеты), а также состав спутника, похожий на состав Плутона, дают учёным основания предполагать, что Тритон образовался в поясе Койпера, но позже был захвачен ледяным гигантом.
Тритон постепенно приближается к планете. В будущем, вероятно, спутник будет разорван гравитацией Нептуна, что приведёт к образованию у ледяного гиганты системы колец гораздо более мощной, чем у Сатурна.
Когда мы слышим «солнечная система», мы представляем себе только Солнце и планеты, но…
Все забывают о спутниках. Вы только посмотрите на их количество! 200 спутников — именно столько их насчитывается у планет нашей Солнечной системы: в среднем – по 25 лун на каждую.
Тогда почему у Земли только одна?
Все дело в том, что позволить себе такую роскошь смогли только небесные тела с большой массой и мощной гравитацией.
У Меркурия и Венеры спутников нет, у Марса их только два, зато вокруг Юпитера вращается сразу 79 лун, а вокруг Сатурна — 82.
tg ➡️
Интересные факты о спутниках Сатурна
У Сатурна внушительная система спутников: она насчитывает десятки лун, разбросанных на огромном просторе от внутренних колец планеты до 13 миллионов километров, где вращается гигантское кольцо Фебы.
Орбиты спутников Сатурна. Картинка из открытых источников. По обновленным данным на 2023 год, спутника уже 83.
Рассмотрим самые интересные спутники, привлекающие внимание ученых.
Энцелад
Самый интересный после Титана спутник Сатурна для ученых – это Энцелад. Его открыл в 1789 году Уильям Гершель, а имя спутник получил в 1847 году – когда, по предложению Джона Гершеля, все спутники Сатурна были названы именами греческих гигантов.
Энцелад – это маленькая луна окольцованного гиганта, диаметр спутника – всего 504 км, а удален он от планеты на 237 000 км – то есть меньше, чем Луна от Земли. На оборот по своей орбите спутник тратит чуть больше земных суток – 33 часа. Чем же привлекает астрономов столь крошечный мир?
Достопримечательность Энцелада – гейзеры. Впервые их обнаружил зонд «Кассини» еще в 2005 году:
Первый снимок гейзеров Энцелада, "Кассини", 2005 год. Источник: NASA.
Наличие гейзеров доказало, что спутник не каменно-ледяной, а имеет подледный океан.
В 2008 году на южном полюсе «Кассини» в году заснял 4 фонтана, вырывающихся на сотни километров вверх. Их мощность - 200 кг/сек, а высота достигала 250 км:
Гейзеры на южном полюсе Энцелада. Источник: NASA.
За время своего пребывания на орбите Сатурна «Кассини» 39 раз сближался с Энцеладом, и стало ясно, что гейзеры на спутнике – явление постоянное. Именно они создают этому маленькому небесному телу, обладающему, конечно же, очень низкой гравитацией – атмосферу, хоть и разряженную, но по сравнению с другими спутниками – плотную. Более того, гейзеры Энцелада «питают» своими извержениями сатурнианское кольцо Е, не давая ему распылиться в космосе.
Атмосфера спутника, образуемая Гейзерами, на 91 % состоит из водяного пара, 4 % в ней — это молекулярный азот, 3,2 % — углекислый газ, 1,7 % — метан.
Поверхность Энцелада представляет собой водяной лед, поэтому она имеет высокую отражательную способность. Однако с Земли спутник может «разглядеть» не каждый телескоп из-за близости Энцелада к Сатурну.
На этом спутнике мало кратеров, зато присутствуют уступы и трещины, а также борозды, похожие на тигриные когти, за что они и получили название «тигровые полосы»:
Поверхность Энцелада, фото "Кассини".
Это говорит либо об относительной молодости спутника, либо об активном криовулканизме, благодаря которому поверхность постоянно обновляется.
Криовулкан - это тип вулкана, который извергает летучие вещества, такие как вода, аммиак или метан, вместо расплавленной породы.
Конечно, криовулканы – особенность холодных небесных тел. Средняя температура на Энцеладе – минус 200°С. Но есть и более теплые участки (см. ниже).
Источником активного криовулканизма и высоких гейзеров может служить разогретое ядро спутника. Есть две версии по вопросу, что может разогревать ядро:
· приливные силы близкого Сатурна,
· процессы радиоактивного распада внутри спутника.
Предположительно, внутреннее строение Энцелада таково:
Внутреннее строение Энцелада: разогретое ядро, подледный океан и ледяная кора. Кадр с канала KOSMO.
В 2014 году «Кассини» удалось измерить глубину подледного океана: оказалось, что она составляет от 30 до 40 км! На гораздо более крупной Земле максимально глубокое место – Марианская впадина – имеет глубину всего в 11 км, а на крошечном Энцеладе, диаметр которого чуть больше 500 км – океан втрое-вчетверо глубже!
Насколько холодный этот океан и может ли там существовать жизнь? В 2017 году ученые проанализировали снимки юного полюса, сделанные «Кассини», и выяснили, что на глубине всего в несколько метров от поверхности температура на целых 20 градусов выше:
Относительно "горячие" области на южном полюсе Энцелада. Температура указана по шкале Кельвина, ноль по Кельвину - это минус 273 градуса по Цельсию. Картинка из открытых источников.
Значит, в более глубоких слоях температура может быть еще выше. По мнению исследователей, подобную температурную аномалию нельзя объяснить ни аккумуляцией солнечного тепла, ни приливным взаимодействием с Сатурном. На Энцеладе должен быть какой-то дополнительный источник тепла. Об этом же говорит беспрецедентная криовулканическая активность на спутнике.
Как происходит криовулканизм на Энцеладе. Картинка из открытых источников.
28 октября 2015 года «Кассини» пролетел через струю гейзеров на южном полюсе. Он взял пробы выбрасываемой жидкости, чтобы определить её состав. Оказалось, что жидкость представляет собой смесь воды, углекислого газа, аммиака и метана. Кроме того, в ней нашелся водород и органические молекулы, что указывает на гидротермальные реакции – схожие реакции происходили в древних океанах Земли, и они стали источником энергии для первых живых организмов.
В составе выбрасываемых из-подо льда Энцелада струй были обнаружены соли: хлорид натрия (поваренная соль) и двууглекислый натрий (пищевая сода). Соленость океана, судя по исследованиям, довольно велика, однако на Земле существуют озера, которые по уровню солености не уступают изученным образцам подледного океана Энцелада. В этих соленых земных озерах обитают некоторые живые организмы, а именно: одноклеточные водоросли, рыбы и рачки:
Обитаемость озер повышенной солености на Земле. Кадр с канала "Спорим, вы не знали?"
Таким образом, Энцелад попал в список первых кандидатов на внеземную жизнь. Следующая миссия по изучению системы Сатурна, отправка которой планируется в 2030-х годах, может выяснить – существуют ли в огромном подледном океане маленького Энцелада живые организмы.
Мимас
Фото полушарий Мимаса, источник: NASA.
Это один из ближайших спутников Сатурна диаметром в 400 км, вращающийся на расстоянии в 181,9 тыс. км. Известен как самое маленькое небесное тело, имеющее округлую форму. Узнаваем благодаря огромному кратеру на поверхности – 130 км в поперечнике:
Кратер Гершель на Мимасе. Источник: NASA.
Стены кратера в выcoту достигают 5 км, глубина воронки – 10 км, а пик в центре возвышается на 6 км. На такой маленькой луне кратер выглядит весьма внушительно: если пропорционально представить его на Земле, он охватил бы пространство в 4000 км, то есть раскинулся бы примерно от Москвы до Усть-Кута (в Иркутской области)!
Космический пельмень
Спутник Пан очень маленький – всего 26 км в поперечнике. Обычно такие небесные тела имеют форму картофелины, но Пан выглядит необычно: он очень похож на пельмень:
Фото Пана в контрастных цветах. Источник: NASA.
Он располагается в пределах щели Энке в кольцах Сатурна,
Где находится щель Энке. Картинка из открытых источников.
будучи удаленным на расстояние 133,5 тысячи км от планеты.
Ученые полагают, что гребень на экваторе спутника, придающий Пану форму пельмешка, образовался после очищения Щели между кольцами: материал опустился на Пан, сформировав тонкий «гребешок».
Рея
Этот спутник открыт в 1672 году Джованни Кассини. Рея сравнительно крупная – её диаметр 1528 км, она расположена на расстоянии 527 тыс. км от материнской планеты. Представляет собой смесь водяного льда и камней, но есть предположение, что под поверхностью скрывается подледный океан.
Полушарие, обращенное к Сатурну – светлое и в кратерах, а заднее – темное и более гладкое:
Фото Реи в ложных цветах - для представления о разнице между темным и светлым участками поверхности. Источник: NASA.
У Реи есть слабая атмосфера, состоящая из кислорода и углекислого газа в соотношении 5:2. Кислород образуется в результате контакта водяного льда поверхности с ионами магнитосферы Сатурна; источник происхождения двуокиси углерода пока неизвестен.
Возраст Реи оценивается в 4,6 млрд лет, то есть это - древнее небесное тело, сформировавшееся еще при зарождении Солнечной системы.
Тефия
Открытая в 1684 году тоже Джованни Кассини, Тефия является одним из ближайших спутников – её орбита расположена почти в 300 тыс. км от Сатурна. Она практически полностью состоит из ледяного льда: подойди Тефия ближе к Солнцу, большая её часть просто испарилась бы. На спутнике есть крупный 400-километровый кратер, придающий небесному телу сходство с Мимасом:
Кратер Одиссей на Тефии, фото с сайта NASA.
Есть очень интересный снимок Тефии, сделанный зондом «Кассини», на котором она кажется нанизанной на узкое кольцо F:
Фото Тефии. Рядом виден маленький спутник неправильной формы - Янус. Источник: NASA.
Япет
Япет – третий по величине после Титана и Теи, его диаметр равен 1468 км. Этот спутник выделяется необычной окраской: одно его полушарие светлое, а другое – очень темное:
Япет, фото "Кассини". Источник: NASA.
Различие окраса очень велико: альбедо, то есть отражательная способность, светлого и темного участков - отличается в 10 раз!
На снимке мы видим крупный кратер, похожий на кратеры Мимаса и Тефии – это кратер Тургис, имеющий глубину 15 км, а его диаметр – 580 км.
Еще одна достопримечательность спутника – горная цепь, которая опоясывает экватор:
Стена Япета. Фото с сайта NASA.
Высота этих гор достигает 13 км – выше земного Эвереста! – а ширина – 20 км. Общая протяженность цепи – 13 000 км.
Происхождение Стены Япета пока остаётся загадкой. Возможно, раньше Япет вращался гораздо быстрее, что привело к его выпячиванию на экваторе. Со временем Япет замедлил вращение, приобрел практически шарообразную форму, а на экваторе осталось «кольцо» выпяченной горной породы.
Метона, Паллена и Эгеон
Эти три маленькие сатурнианские луны объединяет необычная форма: они очень гладкие, похожие на куриные яйца. Самое большое из них – Паллена – имеет диаметр около 4 км, Метона - 3,2 км, Эгеон – 500 м. Если четких снимков Паллены и Эгеона еще не получили, то фотография Метоны есть, её передал «Кассини»:
Метона, спутник Сатурна. Источник: NASA.
Ученые разводят руками по поводу формы этого спутника: на нем не видно ни кратеров, ни ложбинок, ни даже самых мелких неровностей: как будто кто-то её отшлифовал и выбросил в космос. Однако она вращается на расстоянии всего 194 тысячи км, рядом много других спутников, атмосферы у такого крошечного тела, конечно же, нет – почему же Метона такая гладкая?
Пока предполагается, что она состоит из мелкого и тягучего материала, который быстро сглаживает неровности, (тут можно представить робота Т-1000 из фантастического фильма Кэмерона «Терминатор-2»). Возможно, последующие миссии зондов к системе Сатурна разрешат эту загадку.
Феба
Это – самый удаленный спутник Сатурна, отброшенный на огромное расстояние - 12 млн 952 тыс. км. Фебу открыл в самом конце XIX века американский астроном Уильям Пикеринг.
Фото самого удаленного спутника Сатурна - Фебы. Источник: NASA.
Это самый темный спутник – его отражательная способность всего 6%. Феба имеет неправильную форму, её максимальный размер – 240 км. Ученые предполагают, что гигантское и почти невидимое кольцо Сатурна из разряженного газа и пыли, вращающееся на расстоянии 13 млн км от газового гиганта – в 50 раз дальше, чем остальные кольца, состоит из частиц именно этого спутника, отсюда и название – кольцо Фебы:
Как выглядит кольцо Фебы: художественный рисунок. Как видим, оно сильно наклонено к плоскости вращения остальных колец. Картинка из открытых источников.
Небеса ближайших спутников Сатурна
Пока мы не располагаем снимками красивого окольцованного гиганта с поверхности какого-нибудь из его спутников. Но можем хотя бы представить, как величественно выглядел бы Сатурн на небе Энцелада или Тефии. Ближайшие спутники находятся в приливном захвате, обращены к Сатурну одной и той же стороной, а большинство всех спутников – вращаются в плоскости экватора планеты, как и кольца. Поэтому в небе спутников мы бы наблюдали гигантский Сатурн, пересеченный узкой полоской колец, видимых только с ребра:
Предположительно, таким мы бы увидели Сатурн с Энцелада. Всё равно очень красиво, хоть и кольца видимы лишь с ребра. Картинка из открытых источников.
Оказавшись разве что на Фебе, мы могли бы увидеть знаменитые кольца в ширину, но из-за удаленности этого спутника – размер планеты с кольцами в его небе едва ли будет превышать размер нашей Луны на земном небосводе.
В следующей главе мы отправляемся на Уран. Ставьте лайк, если понравилась статья. Оставляйте комментарии. подписывайтесь на канал - будет еще много интересного!
Спутник Сатурна Титан: похожий и непохожий на Землю
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!
Поиграем в бизнесменов?
Одна вакансия, два кандидата. Сможете выбрать лучшего? И так пять раз.
Спутники Юпитера: Каллисто. Чем интересна и почему она - одна из первых кандидатов на колонизацию
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!