NASA на Сатурне. Часть первая: чёрная луна с белой изнанкой

15 июня 2004
membrana

---

Миссия Cassini-Huygens - одно из самых впечатляющих предприятий человечества в космосе. На рисунке - земной зонд в системе Сатурна, видимый с поверхности Пандоры (Pandora) - одной из малых лун планеты-гиганта (иллюстрация с сайта saturn.jpl.nasa.gov).

Близкий пролёт корабля Cassini около Фебы (Phoebe) дал множество удивительных снимков, которые позволили сделать вывод о происхождении этого странного спутника Сатурна. Сюрпризы маленькой луны - хорошее начало для многолетней миссии американского аппарата в системе планеты-гиганта.

Межпланетная станция Cassini должна выйти на орбиту вокруг Сатурна поздно вечером 30 июня 2004 года (1 июля по Московскому времени).

Любопытно, что при подлёте к планете аппарат пройдёт между её знаменитыми кольцами.

Однако одна из важных целей станции была достигнута ещё 11 июня. Cassini пролетел на минимальном расстоянии (немногим более 2 тысяч километров) от Фебы.

Этот спутник - самый удалённый от Сатурна (почти 13 миллионов километров).

Поперечник Фебы (планетка имеет приблизительно сферическую форму) - 220 километров.

Феба вращается вокруг Сатурна в направлении, обратном движению всех других его спутников, а также и направлению вращения самого Сатурна вокруг оси.

Ещё Феба отражает около 6 процентов солнечного света - это один из самых тёмных объектов в Солнечной системе.

Эти особенности давно заставляли астрономов предполагать, что Феба - захваченный когда-то давно в гравитационные сети Сатурна астероид.

Но последние данные вносят уточнение: вероятнее всего - это пришелец из пояса Койпера - гигантской области, лежащей, на дальних границах Солнечной системы, намного дальше орбиты Плутона.

Монтаж из двух снимков Фебы, сделанных 11 июня 2004 года (фото с сайта saturn.jpl.nasa.gov).

Пояс содержит мириады замёрзших глыб разного размера. Это своего рода строительный мусор, оставшийся там со времени рождения нашего планетарного мирка.

Детальные изображения поверхности Фебы показали - загадочный чёрный спутник содержит богатый светлым льдом материал, над которым лежит сравнительно тонкий (300-500 метров) тёмный слой.

Поверхность спутника усыпана рытвинами, большими и маленькими кратерами. Из многих кратеров (особенно больших и глубоких) выходят яркие полосы-лучи.

Во многих случаях светлые выбросы перекрываются более поздними наслоениями тёмного вещества.

Этот снимок Фебы сделан с расстояния 12 тысяч километров, с разрешением (в оригинале) примерно 70 метров в пикселе. Весь кадр занимает кратер диаметром 100 км, внутри которого видны более поздние следы ударов, в том числе - 45-километровый кратер слева, демонстрирующий множество характерных для Фебы светлых выбросов (фото с сайта saturn.jpl.nasa.gov).

Также интересно, что иногда на стенах больших кратеров, на их тёмных участках, видны светлые обнажения и оползни, вызванные, вероятно, позднейшими ударами более мелких метеоритов непосредственно в стену кратера, а также сотрясениями от ударов метеоритов поблизости.

Всё это кардинально отличает пейзажи Фебы от картин, снятых с таким же разрешением ранее на каких-либо астероидах.

Доктор Альфред Макэвен (Alfred McEwen), член научной команды миссии Cassini-Huygens, сообщил следующее: "Феба - это мир драматических очертаний, с кратерами, оползнями, и линейными структурами типа ущелий, горных хребтов, и цепочек впадин.

Они - ключи к внутренним свойствам Фебы, которые мы будем изучать, чтобы понять происхождение этого спутника и его развитие".

"Я думаю, что эти изображения показывают нам древний остаток тел, которые сформировались более чем четыре миллиарда лет назад во внешних пределах Солнечной системы", - добавил коллега Макэвена доктор Торренс Джонсон (Torrence Johnson).

Анализ данных, собранных с помощью инструментов межпланетного зонда, будет продолжаться ещё очень долго, но уже сейчас ясно, что пролёт Фебы дал богатую пищу для размышлений относительно самых ранних этапов жизни Солнечной системы.

Схема космического аппарата Cassini (иллюстрация с сайта saturn.jpl.nasa.gov).

Тут пора сказать пару слов о самом аппарате. Орбитальный модуль несёт 12 научных инструментов.

Это разнообразные камеры и спектрометры, работающие в видимом, инфракрасном и ультрафиолетовом диапазонах волн, спектрометры заряженных и нейтральных космических частиц, радар, различное оборудование для магнитных измерений, анализатор космической пыли и так далее.

Всё это богатство питается от трёх радиоизотопных термоэлектрических генераторов.

На спускаемом зонде Huygens, который пристыкован сейчас к Cassini, и который должен совершить посадку на Титан - гигантский спутник с атмосферой, и, возможно, океаном - научных приборов шесть.

Точнее - это шесть крупных блоков, каждый из которых оснащён широчайшим набором датчиков.

Они будут измерять физические, химические и электрические параметры атмосферы Титана, попробуют выявить картину его ветров, соберут образцы газов и аэрозолей, а после посадки узнают - попал зонд на твёрдую или жидкую поверхность, и каковы её физические и химические свойства.

Один из последних снимков Сатурна (в естественных цветах), снятых Cassini по мере приближения аппарата к месту назначения (фото с сайта saturn.jpl.nasa.gov).

Посадка Huygens на Титан намечена на январь 2005 года.

А Cassini ждёт 52 сближения с семью из 31 лун Сатурна. Со времён полётов "Вояджеров" не было в космосе столь масштабного исследования удалённых уголков Солнечной системы. Так что основные сюрпризы ещё впереди.

_ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _

Многое из того что могло бы случиться - не случилось ... наверное к лучшему.

NASA на Сатурне. Четырнадцатая часть: двуликий Япет

9 октября 2007
membrana

---

Да, Япет действительно выглядит с одного бока сильно изгвазданным: (фото NASA/JPL/Space Science Institute).

Из-за пятен его называют "далматинцем". Из-за двух частей - чёрной и белой - "инь и ян Солнечной системы" и просто "двуликий". Угадайте, что это такое? Да вы уже и так поняли, что речь о Япете, спутнике Сатурна. Так вот учёные поняли, наконец, почему же он далматинец, инь-ян и всё такое. Секрет - в сегрегации. Ну и ну!

Итак, после некоторой задержки перелетаем от Титана озёрного к Япету двуцветному.

Япет - это объект, не изобилующий загадками. Тайны у него всего две, но обе оказались такими сложными, что астрономы толком и не знали, как им быть. Впрочем, этот вопрос оказался исключительно делом техники, не более того.

Инфракрасный снимок участка Япета. Температура в выделенном районе колеблется от 110 (чёрный) до 127 (жёлтый) кельвинов (фото NASA/JPL/GSFC/SwRI/SSI).

Под техникой мы в очередной раз имеем в виду замечательный аппарат Cassini, запущенный NASA и служащий нынче самым точным источником данных о Сатурне и всей его камарилье - от колец до спутников.

С первой загадкой Япета Кассини столкнулся ещё в конце XVII века. Естественно, разговор не о зонде Cassini, а о его, так сказать, прототипе - астрономе Джованни Кассини (Giovanni Domenico Cassini). Открыв этот спутник, Кассини стал внимательно смотреть за ним и заметил, что Япет виден только в те моменты, когда он находится в определённом положении относительно Сатурна.

Из этого учёный сделал совершенно правильный вывод о том, что спутник: а) синхронно вращается вокруг Сатурна, оставаясь обращённым к нему одной и той же стороной (прямо как Луна вокруг Земли) и б) одна из сторон Япета темнее другой.

Одно из самых детальных составных изображений участка Япета, полученных во время последнего пролёта Cassini. (фото NASA/JPL/Space Science Institute).

Причём разница между этими сторонами удивительно большая. Одна сторона практически чёрная, что само по себе в космосе не так уж и редко. Зато другая невероятно светлая - с её высокой отражательной способностью может сравниться только поверхность Европы, спутника Юпитера.

А в самом конце 2004 года Cassini (уже аппарат), приблизившись к Япету, нашёл у него ещё одну небывалую особенность - стену похлеще Великой китайской. Она представляет собой горную систему, которая опоясывает сатурнианскую луну по экватору, и её высота местами достигает 20 километров. Сюрприз, сюрприз:

MEMBRANA (при поддержке NASA, естественно) исполняет мечту вашего детства - поглазеть на трёхмерный Япет. Чтобы в полной мере насладиться его пространственным изображением, надо использовать двухцветные красно-зелёные очки (фото NASA/JPL/Space Science Institute).

Пытаясь понять, откуда взялась такая странная структура, учёные создали для неё концепцию заморозки и пару других конкурирующих предположений. Но это всё теория. А в 2007-м Cassini восполнил недостаток практики, подлетев к Япету на минимальное расстояние. Естественно, во время пролёта была отщёлкана уйма снимков в разных диапазонах, и первые результаты их анализа не заставили себя ждать.

Нет, это не яичница, которая упала из сковородки на пол. Это карта Япета, сделанная аппаратом Cassini в стародавние времена - в декабре 2005-го. Деталей, как видите, на ней можно обнаружить немного (фото NASA/JPL/Space Science Institute).

Долго учёные не могли понять, чем вызваны потемнения. Очевидно, что они представляют собой слой материала, лежащего на ледяных поверхностях. Но не было ясности насчёт того, откуда он взялся: из самого Япета или из окружающего пространства.

Благодаря новым снимкам ясность появилась. Выяснилось, что источником служат спутники, вращающиеся вокруг Сатурна в направлениях, противоположных направлению движения Япета. Кстати, это подтверждается и тем, что тёмная сторона спутника - это как раз та, что находится в направлении его движения по орбите. Именно на этой поверхности и осаждается пыль из сатурнианской округи.

Снимки, сделанные в различных частях ультрафиолетового спектра. С их помощью астрономы надеются узнать подробнее о распределении воды в выделенных районах на Япете (фото NASA/JPL/University of Colorado/Space Science Institute).

Учёные смогли раздобыть и ответ на вопрос о том, почему Япет такой "неразноцветный". Ведь мало того что у него два полушария резко различаются цветом, - так на поверхности практически нет никаких "серых" переходов от светлого к тёмному.

Секрет, как выяснилось, в своеобразной "температурной сегрегации".

Эти комбинированные снимки Япета в разных участках инфракрасного и видимого диапазонов помогли узнать о распределении температур на поверхности. Прогресс, как видите, не стоит на месте, и снимки Япета стали похожи не на плохую яичницу, а на неплохую пиццу. Пройдёт всего пара лет, и с новыми картами этого небесного тела не сравнится даже меню самого лучшего суши-бара (фото NASA/JPL/University of Arizona/USGS).

Инфракрасная съёмка показала, что тёмный материал довольно тёплый по космическим представлениям: его температура составляет примерно 127 кельвинов. Этого, по словам исследователей, хватает для того чтобы обеспечивать некое медленное испарение воды изо льда, который находится в области этих самых потемнений.

Кратеры, засыпанные материалом, попавшим с других сатурнианских спутников (фото NASA/JPL/Space Science Institute).

Как объясняет астроном Джон Спенсер (John Spencer) из Юго-западного исследовательского института (Southwest Research Institute), работающий в проекте Cassini, частицы воды очень быстро осаждаются на ближайших холодных участках. К таким местам можно отнести полярные области, а также светлые районы, очень хорошо отражающие излучение (а значит, и очень холодные). То есть тёмные зоны теряют лёд, а светлые, напротив, его накапливают.

В результате тёмное на поверхности становится всё более тёмным, а светлое - более светлым. Очевидно, этот процесс происходит очень медленно и сопровождает всю эволюцию Япета.

Эти горы, рассмотренные во время последнего приближения Cassini, назвали Вояджер. Хорошее название (фото NASA/JPL/Space Science Institute).

Нужно отметить, что на ледяной поверхности учёные также нашли компонент, снижающий яркость, но в существенно меньших количествах. Пока что нет данных о его содержании, и неясно отличается ли оно от состава в тёмных областях.

Всё, что имеют учёные на настоящий момент, - это некоторая модель, объясняющая специфическую яркость. Но предсказаний насчёт её динамики в будущем пока не делается. А это, кстати, было бы очень интересным. Ведь, судя по кратерам на Япете, слой тёмного материала на льду довольно тонкий, а значит, изменения, которые могли бы произойти с ним, могут оказаться существенными.

Вот такой красивый свежий кадр - практически в стиле "ню" (фото NASA/JPL/Space Science Institute).

В общем, с парадоксальной яркостью всё более-менее понятно. Остаётся дождаться окончательного вердикта касательно происхождения стены, окольцовывающей Япет. Ладно-ладно: Ждём.

_ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _

Многое из того что могло бы случиться - не случилось ... наверное к лучшему.