Автоматическая межпланетная станция Cassini, запущенная в октябре 1997 г., постепенно приближается к цели – планете-гиганту Сатурну. 1 июля она должна выйти на орбиту спутника Сатурна. За период с февраля по апрель 2004 г. узкоугольной камерой станции был сделан ряд новых снимков планеты, на которых выявлены довольно необычные, доселе невиданные детали в атмосфере Сатурна и системе колец.
    9 февраля была сделана серия снимков и на их основе составлен цветной кадр (1). КА находился на расстоянии 69.4 млн км от Сатурна, и наименьшие детали, различимые на этом снимке, имеют примерно 540 км в диаметре. Уже заметны большая плотность кольца B в сравнении с относительно прозрачным кольцом A. В тонком слое атмосферы Сатурна уже различаются отдельные цвета, и внутреннее кольцо C также легко различимо. Этот снимок обозначил начало заключительной фазы подлета Cassini к Сатурну и начало наблюдений планеты и сбора научной информации. Данная фаза продлится до выхода АМС на орбиту вокруг Сатурна.

    16 февраля узкоугольной камерой было получено изображение с расстояния 66.1 млн км. На этот раз был использован специальный ИК-фильтр MT2 в линии поглощения метана 727 нм, что позволило отделить метан от главной составляющей атмосферы Сатурна – водорода. Темнее получились области сильного поглощения метана, относительно свободные от высоких облаков, ярче – районы сосредоточения высоких, густых слоев облаков, которые препятствуют поглощению. Было детально выявлено высокое, плотное экваториальное облако и относительно глубокая тонкая дымка, опоясывающая полюс. Южнее экватора наблюдались мощные возмущения атмосферы планеты, которые на протяжении 1990-х годов регулярно снимал «Хаббл». 15–19 февраля аппарат сделал серию снимков, на которых прослеживались гонимые ветром облака и дымка в атмосфере планеты.
    На паре снимков (2), сделанных 23 февраля с расстояния 62.9 млн км, ученые обнаружили утолщения (clumps) в самом дальнем от центра планеты и узком (всего 50 км) кольце F. Впервые они были обнаружены «Вояджерами», которые пролетали у Сатурна в 1980 г. и 1981 г. Что это такое, достоверно не известно; выдвигались идеи, связанные с метеоритной бомбардировкой и со столкновениями частиц внутри кольца. Во всяком случае, они весьма неустойчивы: в течение месяца такое утолщение проследить удавалось, но за 9 месяцев между пролетами двух «Вояджеров» не сохранилось ни одно. Сталкиваясь с частицами, «кружащими» вокруг планеты в системе колец, утолщения разрушаются до мельчайших кусочков, а потом опять начинается их «слипание» между собой. Эти процессы чередуются вот уже многие миллиарды лет.

    Эти два снимка получены с применением зеленого фильтра 568 нм с интервалом в два часа и с разрешением 377 км на пиксел. Хорошо видно движение деталей кольца вокруг планеты. Как и все частицы в системе колец Сатурна, они вращаются в одном направлении с планетой – по часовой стрелке, если смотреть с того места к югу от плоскости колец, где в этот момент был Cassini. Отчетливо видны два утолщения, одно из которых имеет вытянутую форму (на левом снимке – в верхней части кольца F, на правом – в нижней). В освещенной части кольца F можно различить и другие «узловидные» неоднородности (на правом снимке). Небольшая точка на втором снимке (справа от центра) – это спутник Янус, имеющий 181 км в диаметре.
    На снимке, сделанном узкоугольной камерой 29 февраля 2004 г. с широкополосным спектральным фильтром BL1 (с центром 451 нм), стали различимы полосы и пятна в атмосфере Сатурна, включая темную полосу южнее экватора с «зубчатыми» границами. Наблюдаемый контраст между темными и светлыми участками определяется различием поглощающих свойств частиц, из которых состоят облака. Очевидно, светлые области содержат вещества, отражающие в голубом диапазоне спектра, а в темных областях находятся частицы, его поглощающие.

    А тем временем Cassini все ближе приближался к Сатурну, и стали появляться новые интересные детали. Так, после съемки 8 марта с расстояния 56.4 млн км было составлено новое цветное изображение «властелина колец». На 38°ю.ш. были обнаружены два небольших тусклых пятнышка, которые ждала очень интересная судьба. На серии снимков (3), снятых между 22 февраля и 19 марта 2004 г. через ИК-светофильтр (от 381 км до 300 км на пиксел), эти пятна – а в действительности атмосферные шторма диаметром около 1000 км – сближались между собой: один смещался к западу со скоростью 6 м/с, а второй – 11 м/с. Наконец, 19–20 марта они слились в один! И если на снимке за 20 марта мы еще видим деталь, вытянутую в направлении север-юг, то 22 марта она уже приобрела более округлую форму и сместилась на несколько десятых долей градуса к югу.
    Яркие облака, которые 20 марта были видны к северу и югу от слившихся штормов, распространились по окружности и образовали «гало». Что они представляют собой, не понятно – или яркие облака имеют другой состав, или просто находятся на другой высоте. 10 марта через широкополосный зеленый фильтр (568 нм) с расстояния 55.5 млн км был сделан новый снимок (4), на котором можно различить Прометей и Пандору – спутники-«пастухи» Сатурна, по бокам кольца F диаметром 102 км и 84 км соответственно. Прометей виден слева от центра, он располагается внутри кольца F. Темное пятно справа – тень от Сатурна. «Пятнистая» структура в темных областях снимка является результатом помехи, которая возникла в процессе фотосъемки. Своим гравитационным воздействием «пастухи» удерживают частицы в кольце F, сохраняя его, и одновременно наводят «беспорядок» в кольце, способствуя образованию уплотнений и других наблюдаемых структур. Взаимодействие этих лун с кольцом F очень сложно и до конца не изучено, а их непредсказуемые орбиты поражают воображение. Известно также, что они «несут ответственность» за многие структуры и в кольце A.

    Спутники-«пастухи» впервые были обнаружены на снимках, полученных с АМС Voyager 1 в 1980 г. Их орбиты непредсказуемо меняются при каждом тесном сближении лун. Это странное «поведение» впервые было замечено при наблюдениях с наземных телескопов, а также с «Хаббла», которые проводились в 1995 г. В тот момент Земля находилась практически в одной плоскости с системой колец Сатурна, что давало возможность изучить спутники-«пастухи» более подробно, при отсутствии ослепляющего блеска от колец. Следует отметить, что расположение этих лун на снимках 1995 г. было несколько иным, чем на фотографиях с «Вояджера-1».
    Одной из научных задач для АМС Cassini является более точное определение параметров орбит Прометея и Пандоры. Прослеживая изменения орбит за время полета, ученые постараются определить массу и построить модели их внутреннего строения. Это также поможет понять, как они влияют на кольца. 27 марта был сделан новый цветной снимок (5). Сатурн полностью заполнил собой поле зрения узкоугольной камеры Cassini, так что этот снимок стал последним, на котором виден реальный размер Сатурна и его колец. С этого момента и до выхода станции на его орбиту планета и система колец будут иметь большие размеры, чем поле зрения камеры.

    Различия цветов между полосами и деталями в атмосфере, а также едва уловимые цветовые вариации в структуре кольца B видны четко, как никогда ранее. Яркий голубой отсвет в верхней части северного полушария – результат прохождения солнечного света сквозь деление Кассини и рассеяния в верхних безоблачных слоях атмосферы. В южном полушарии вновь видны два темных пятнышка вблизи той широты, на которой слились два шторма в середине марта. Судьбу новой пары «штормов» предсказать невозможно – они либо соединятся, либо пройдут мимо друг друга. На снимке также видны спутники (с правого верхнего угла по часовой стрелке): Энцелад, Мимас, Тефия и Эпиметей. Последний спутник затенен и появится чуть выше левого края колец. Расстояние – 47.7 млн км, масштаб – 286 км на пиксел.
    3 апреля за 20-минутный интервал было сделано четыре новых снимка (6), на которых одна и та же сторона Сатурна показана в диапазоне от УФ до ближнего ИК. К этому дню расстояние сократилось до 45.5 млн км, а разрешение улучшилось до 267 км на пиксел. По этим фотографиям понятно, что человеческому глазу многое в деталях Сатурна просто недоступно. На снимках видны результаты поглощения и рассеивания света на разных длинах волн атмосферным газом и облаками. Эти процессы происходят на разных высотах от поверхности и в разных слоях атмосферы. Здесь также видно поглощение света цветными частицами, которые смешаны с белыми аммиачными облаками.

    Левый верхний снимок сделан в УФ-диапазоне (298 нм), правый верхний – в видимом голубом диапазоне (440 нм), левый нижний – в красном (727 нм), правый нижний – в ближнем ИК-диапазоне (930 нм). Расслоение света, наблюдаемое в северном полушарии, отчетливо видно на снимках в коротковолновых диапазонах (снимки A и B) и практически не видно в длинноволновых (снимки C и D). В этой части северного полушария атмосфера содержит толстый слой облаков, а солнечный свет просвечивает только безоблачную атмосферу. Поэтому короткие волны рассеиваются газом в атмосфере и делают атмосферу прозрачной для наблюдения, в то время как длинные волны поглощаются метаном. Кольца Сатурна также имеют различия на каждом из снимков.
    Интервал экспозиции – от 2 до 46 секунд. На снимке, выполненном на 46-й секунде фотосъемки (УФ-диапазон, снимок A), кольца видны темными, так как на этих длинах волн часть солнечных лучей ими отражается. Различия на других снимках вызваны главным образом разной экспозицией. 16 апреля был получен еще один снимок планеты (7) с использованием фильтра 727 нм. Расстояние – 38.5 млн км. Масштаб – 231 км на пиксел. Темные полосы – это области, свободные от высоких облаков, а светлые полосы – это места, где плотные (толстые) слои облаков закрывают собой поверхность планеты.

    Темное пятно, наблюдаемое в южной части Сатурна, вызвало интерес ученых, так как оно имеет сравнительно небольшие размеры и расположено на самом полюсе. Вероятно, его появление связано с действием магнитного поля Сатурна, линии которого направлены вдоль оси вращения планеты, наподобие линий магнитного поля Юпитера и Земли. На снимке также различимы два белых пятна (вправо вверх по диагонали от южного полюса), а также большое темное пятно продолговатой формы, вытянувшееся вдоль экватора. Темная полоса под этим пятном представляет собой «узорчатый рисунок» высоких облаков, подразумевающий турбулентные процессы в атмосфере. Атмосферные возмущения могут быть вызваны тепловым излучением планеты, энергия которого больше той, которую планета получает от Солнца. Слева от южного полюса планеты виден Мимас. Интересно, что только за время полета Cassini к Сатурну было открыто 13 новых лун, и сейчас их насчитывается 31 штука. Не исключено, что при подлете к «властелину колец» будут открыты и новые спутники («заключенные», например, в самих кольцах Сатурна).

---