15 сентября завершится миссия Cassini. Уничтожение одноименной станции в атмосфере Сатурна позволит избежать биологического загрязнения Энцелада и Титана — спутников планеты, где ученые не исключают существование примитивной жизни.
Cassini — одна из самых успешных миссий НАСА. Основная цель проекта заключалась в изучении Сатурна, его колец и спутников. Станция, запущенная 15 октября 1997 года с мыса Канаверал, только через семь лет, 1 июля 2004-го, вышла на орбиту газового гиганта. В фотогалерее «Лента.ру» рассказывает о главных открытиях Cassini.
Ударный кратер и темная сторона Япета
Изображение: NASA/JPL/Space Science Institute
Третью по величине луну Сатурна, состоящую преимущественно из водяного льда, отличает двухцветная окраска и хорошо различимый на экваторе горный хребет — так называемая стена Япета.
Цвет объясняется нагреванием покрытой пылью темной поверхности, что вызывает сублимацию водяного льда, который затем в виде снега выпадает на светлой стороне.
Стена Япета, в высоту достигающая 13 километров, а ширину — 20-ти, возникла, вероятно, в древности в результате обрушения на спутник его кольца.
Шестиугольник на северном полюсе Сатурна
Изображение: NASA/JPL-Caltech/SSI
Станция Cassini неоднократно фотографировала гигантский гексагон — устойчивое атмосферное образование правильной шестиугольной формы на северном полюсе Сатурна.
Атмосферный вихрь шестиугольной формы удалось получить в лабораторных условиях. Все дело в особом сочетании вращения планеты и различных потоков в ее газовой оболочке.
F-кольцо Сатурна и Прометей (рассекает кольцо)
Изображение: NASA/JPL-Caltech/Space Science Institute
Cassini детально исследовал кольца газового гиганта.
F-кольцо находится на расстоянии 140 тысяч километров от газового гиганта. Поперечное сечение — не более 100 километров. Поведение частиц на окраинах кольца определяется гравитацией двух его спутников-пастухов — Прометея и Пандоры.
Скорее всего, F-кольцо и две луны возникли в результате столкновения и гибели двух двигавшихся под углом друг к другу спутников Сатурна.
Изменения в углеводородном море Лигеи на Титане
Изображение: NASA/JPL-Caltech/ASI/Cornell
25 декабря 2004 года от американской станции Cassini отделился европейский зонд Huygens, который 14 января 2005-го высадился на поверхности Титана. Это была первая мягкая посадка рукотворного аппарата во внешней Солнечной системе.
Вместе с Землей крупнейшая луна Сатурна считаются единственными объектами в Солнечной системе, на поверхности которых есть жидкость. Литосфера и гидросфера Титана состоят из углеводородов, станции впервые удалось изучить особенности поверхности луны.
В частности, около северного полюса Титана раскинулись три углеводородных моря (Кракена, Лигеи и Пунги) в окружении многочисленных озер. В южном полушарии пока обнаружено только одно крупное озеро.
Второй по величине углеводородный водоем луны, Лигея (глубина — 160 метров), сопоставим по площади с американскими озерами Гурон и Мичиган вместе взятыми. Лигея состоит в основном из жидкого метана.
По одной из версий, метан попадает в море Лигеи с атмосферными осадками, а этан содержится в придонных слоях. Этан может также вымываться (через пролив Тревайза) в соседний водоем — море Кракена.
Три малые луны Пан, Дафния и Атлас
Изображение: NASA/JPL-Caltech/Space Science Institute
Cassini обнаружил множество малых спутников Сатурна. Один из них, Пан, привлек большое внимание благодаря своей необычной форме. Его сравнивают с «замороженным пельменем размером с Нью-Йорк».
Дафния, диаметром не более восьми километров, — третий по удаленности спутник Сатурна. Вокруг планеты луна вращается по практически идеальной круговой траектории точно над экватором в узком коридоре — щели Килера (шириной всего 42 километра) кольца A.
Всего Cassini обнаружил семь новых лун Сатурна, а также Пегги, диаметром в километр. Вероятно, это зарождающийся спутник.
Тигровые полосы Энцелада (отмечены внизу синим цветом)
Изображение: NASA/JPL/Space Science Institute
На южном полюсе шестой по размерам луны Сатурна, вплоть до широты 60 градусов, видны так называемые тигровые полосы. Это разломы поверхности. Их четыре, в длину они достигают 150 километров, в ширину — 2 километра, в глубину — 0,5 километра. Возраст льда в них оценивается в тысячу лет, возраст самих разломов — около полумиллиона лет. Температура внутри тигровых полос поднимается до минус 90 градусов, оттуда бьют сильнейшие на спутнике гейзеры — потоки водяного льда взмывают на высоту до 250 километров.
Оказалось, что водяные струи из недр Энцелада содержат до 1,4 процента молекулярного водорода и до 0,8 процента углекислого газа. Высокое содержание молекулярного водорода означает, что в недрах спутника Сатурна нарушено термодинамическое равновесие, скорее всего, из-за гидротермальных источников в подповерхностном океане.
Молекулярный водород и углекислый газ критически важны для биосинтеза метана микроорганизмами. На Земле подобные процессы поддерживают экосистемы анаэробных архей — примитивных микробов, получающих энергию без кислорода и света. По этой причине Энцелад считается даже более перспективным кандидатом для обнаружения внеземной жизни, чем Марс.
Шторм в атмосфере северного полушария газового гиганта (истинный цвет)
Большое белое пятно — это крупнейшее периодическое атмосферное образование на Сатурне. Возникает примерно раз в 30 лет в северном полушарии планеты, в диаметре достигает нескольких тысяч километров.
Наиболее вероятной причиной возникновения пятна считается огромное облако водяного пара в нижней части атмосферы планеты. Облако закрывает нижележащие разогретые легкие газы, прежде всего водород и гелий, и не позволяет им подняться выше.
Постепенно водяной пар охлаждается и становится еще тяжелее, а водород и гелий разогреваются еще больше. Это приводит к прорыву прослойки из водяного пара и ураганам, наблюдаемым примерно раз в 60 лет в каждом полушарии Сатурна.
Кратер Гершель на Мимасе
Изображение: NASA/JPL-Caltech/Space Science Institute
Мимас считается самым малым небесным телом Солнечной системы — из тех, кому гравитация придала сферическую форму. В диаметре спутник достигает 415 километров, из которых 130 километров приходятся на Гершель. Ударный кратер был открыт в 1980 году, всего три года спустя после выхода «Звездных войн», именно поэтому Мимас часто называют «Звездой смерти».
Cassini составил подробную карту (в том числе тепловую) поверхности луны, а изучение орбитальных параметров спутника позволило астрономам допустить наличие у Мимаса подповерхностного океана.
Кольца Сатурна
Изображение: NASA/JPL-Caltech/Space Science Institute
Предварительный анализ данных, полученных в ходе последних пролетов станции Cassini между атмосферой Сатурна и кольцами, показал, что их возраст — примерно сто миллионов лет.
Это означает, что кольца Сатурна — это продукт распада одного или нескольких крупных небесных тел, вероятно, спутников планеты, которые разрушились примерно сто миллионов лет назад.
Такой неоднозначный результат еще предстоит перепроверить. В любом случае на анализ данных миссии Cassini уйдет несколько лет.
Юпитер и Ганимед с борта Cassini
Изображение: NASA/JPL/University of Arizona
По пути к Сатурну Cassini запечатлел множество других небесных тел Солнечной системы, в частности Юпитер и его спутники.
Ганимед считается крупнейшим спутником планеты в Солнечной системе, недра луны скрывают подповерхностный океан. Системе Юпитера повезло больше, чем системе Сатурна: туда автоматические станции наведывались и будут наведываться чаще.
НАСА допускает отправку в начале 2020-х годов миссии к Титану и Энцеладу. Если это произойдет, межпланетная станция достигнет Сатурна к концу 2020-х — началу 2030-х.
Большие надежды возлагаются на программу Europa Clipper, в рамках которой планируется исследовать Европу, один из спутников Юпитера, в подповерхностном океане которого допускается наличие жизни. Хорошо бы поискать жизнь и на Энцеладе, однако лететь к нему слишком долго — Юпитер почти в два раза ближе к Солнцу, чем Сатурн.