После отделения зонда Huygens, совершившего успешную посадку на Титан 14 января 2005 г., автоматическая межпланетная станция Cassini продолжает свой полет в системе Сатурна. Одним из объектов исследований в феврале–марте 2005 года стал таинственный спутник Энцелад. Cassini осуществил два близких пролета этой луны.
    В ходе первого пролета 17 февраля в 03:30 UTC станция прошла на минимальном расстоянии 1176 км от поверхности Энцелада и передала на Землю первые детальные снимки его поверхности. При подлете аппарат произвел фотосъемку ледяной луны с целью составления ее изображения целиком. На рис. 1 показан полный диск Энцелада в искусственных цветах: это сделано для того, чтобы выделить линейные структуры, цвет которых несколько отличается от остального «материала» на поверхности. Вообще различие цвета льда может свидетельствовать о разном химическом составе или о разных размерах кристаллов вещества, но это еще предстоит установить. Но в любом случае и то, и другое может оказаться следствием различных механизмов формирования поверхности на разных стадиях эволюции спутника. Это изображение составлено из нескольких кадров, полученных 16 февраля с расстояний от 179727 до 179601 км с использованием фильтров, чувствительных к УФ-излучению (масштаб – 1 км на пиксел).

РИС.1. ИССЛЕДОВАНИЕ ЭНЦЕЛАДА

    Очень эффектной получилась мозаика из четырех снимков с высоким разрешением, полученных 16 февраля с расстояний от 26140 до 17434 км, масштаб – 150 м (в белой рамке – 105 м на пиксел). Здесь мы видим «морщинистую» поверхность Энцелада: в глаза бросается обилие разломов, трещин, множество извилистых структур…

РИС.2. ИССЛЕДОВАНИЕ ЭНЦЕЛАДА

    Из-за большой скорости пролета Cassini у Энцелада снимки правой части мозаики были получены под другим углом, поэтому они выделены белой рамкой.
    На рис. 3 показан снимок, полученный 17 февраля узкоугольной камерой Cassini в видимом диапазоне света с расстояния 21208 км (фазовый угол Солнце–Энцелад–КА составил 27°, масштаб снимка – 125 м на пиксел). Здесь изображена область поверхности Энцелада размером 70х84 км, расположенная чуть севернее экватора на обращенной к Сатурну стороне.

РИС.3. ИССЛЕДОВАНИЕ ЭНЦЕЛАДА

    Очевидно, что поверхность Энцелада подвергалась различным геологическим процессам: мы видим систему расщелин, которая образовалась поверх более древних разломов, простирающихся с северо-востока на юго-запад. Интересная деталь на этом кадре привлекла внимание ученых: это группы маленьких темных пятнышек, которые «выстроены» вдоль узких трещин. Контраст между этими пятнами и яркой поверхностью отчетливо наблюдается, что может указывать на их различный химический состав. Однако происхождение загадочных пятен пока остается неизвестным. В ходе второго пролета Энцелада 9 марта в 09:08 UTC станция Cassini прошла на минимальном расстоянии 500 км от поверхности Энцелада. Новые снимки поверхности спутника поистине завораживают и интригуют, их было получено большое количество, поэтому остановимся на самых интересных из них.
    На рис. 4 показан один из самых детальных снимков ледяной поверхности Энцелада, который был получен узкоугольной камерой Cassini с расстояния 11900 км в видимом диапазоне света. В самом верху снимка рядом с 10-километровым кратером мы видим огромный разлом, а также многочисленные «мелкие» трещины и кратеры меньшего размера. Кадр повернут таким образом, что север находится вверху.

РИС.4. ИССЛЕДОВАНИЕ ЭНЦЕЛАДА

    А цветной снимок обратной стороны Энцелада (рис. 5) действительно красив: он был составлен из нескольких кадров с расстояния около 25700 км с использованием ультрафиолетового (с центром 338 нм), зеленого (с центром 568 нм) и близкого ИК (с центром 930 нм) фильтров. Цвета снимка являются искусственными, и он подвергся специальной обработке, однако это не умаляет его красоты и необычности. В центре снимка видна система расщелин шириной около 3 км и борозды длиной 20 км, которые разделяют две разные геологические зоны (области). Справа от этой «границы» – древняя область поверхности, испещренная кратерами диаметром от 10 км и до размеров, которые не могут быть определены при таком разрешении. В пользу ее древнего происхождения говорит тот факт, что она имеет довольно большую плотность распределения кратеров, а топография сглажена – по-видимому, поверхность покрыта слоем рыхлого материала. Ко всему прочему эту территорию «пересекают» многочисленные разломы шириной от сотен метров до нескольких километров. Область слева от системы расщелин представляет собой довольно плоскую равнинную ледяную поверхность. Здесь мы можем рассмотреть бороздки в виде очень узких полосок шириной не более 1 км, которые тянутся сверху вниз.

РИС.5. ИССЛЕДОВАНИЕ ЭНЦЕЛАДА

    Практическое отсутствие кратеров и «острый» рельеф подразумевают более молодой возраст этой области поверхности. Поверхностный слой грунта этих территорий имеет относительно ровный розоватый оттенок: предполагается, что поверхность покрыта веществом однородного состава и размера частиц. Однако многие трещины явно имеют другой цвет (на снимке он представлен в зеленоватых тонах), отличный от цвета распространенного вещества в этой области. По-видимому, трещины достигают слоя материала, который по своей текстуре или составу отличается от материала поверхности. Возможно, например, что на стенах трещин выступает лед с иным размером частиц, нежели у пылевидного материала, покрывающего плоские поверхности. Не исключено, однако, что этот цвет показывает какое-то различие в составе поверхностного и глубинного льда.
    «Снимки, которыми мы теперь располагаем, в 10 раз превосходят по разрешению снимки с «Вояджера-2», – говорит д-р Кэролин Порко, руководитель съемочной группы Cassini. – Интересно то, что ледяная поверхность Энцелада имеет некоторые сходства с поверхностями спутников Юпитера Европы и Ганимеда. Предполагается, что под ними скрываются океаны, поэтому эти сходства нас очень интригуют».
    Очень интересные данные получены видовым спектрометром видимого и ИК-диапазона VIMS: они показали, что поверхность Энцелада состоит из чистого водяного льда, причем никаких других компонентов обнаружено не было. Ожидалось присутствие углекислоты и аммиака (либо его соединений), но подтверждений этому не нашлось. «Спектр поверхности указывает на присутствие очень чистого льда, без примесей, его как будто изготовили в лабораторных условиях», – не без удивления заметил д-р Роджер Кларк, член научной команды Cassini из Геологической службы США в Денвере.
    В ходе пролета 9 марта в течение 7 часов научные приборы аппарата исследовали геологическую историю спутника, состав поверхности и ее температуру с более близкого расстояния – всего 500 км. И вот что интересно: еще 17 февраля находящийся на борту Cassini магнитометр MAG, который предназначен для измерения вектора магнитного поля Сатурна и его спутников, «заметил» некоторую особенность в магнитном поле Сатурна рядом с Энцеладом. В ходе второго пролета удалось подтвердить, что вокруг этой луны силовые линии магнитного поля Сатурна искривляются, – идущая от Сатурна магнитосферная плазма замедляется и отклоняется спутником. Это может означать лишь одно: на Энцеладе есть протяженная атмосфера!

Скорость ветров на Титане определена

Научный анализ данных, полученных Всемирной сетью радиотелескопов, позволил определить скорость ветров в атмосфере Титана при спуске зонда Huygens. Ученым пришлось воспользоваться информацией с наземных средств наблюдения, так как в ходе приема данных с «Гюйгенса» на орбитальный аппарат Cassini возникли проблемы, и ценная научная информация по эксперименту DWE была утеряна. Итак, ветры на Титане дуют в направлении его вращения вокруг своей оси (с запада на восток) на всех высотах. Максимальная скорость ветра (примерно 120 м/с) была зарегистрирована на высоте 120 км. У поверхности сила ветра заметно слабее и составляет несколько метров в секунду. Она увеличивается от поверхности до высоты 60 км, но выше этой отметки скорость ветра установить не удалось – наблюдался большой разброс в допплеровских измерениях, предположительно из-за сильного влияния вертикальных движений газов в атмосфере. В настоящее время в данных с телескопов GBT и Parkes есть 20-минутный пробел, который ученые постараются восстановить с помощью других радиотелескопов, информация с которых сейчас тщательно анализируется.

Скорость ветров на Титане определена

    Cassini обнаружил колебания в магнитном поле Сатурна, источник которых – взаимодействие ионизированных молекул с магнитным полем и их движение по спирали вокруг силовых линий. По частоте этих колебаний можно определить тип молекул, и очень похоже, что они представляют собой молекулы ионизированного водяного пара. Несмотря на то что на высоте 500 км взаимодействие атмосферы Энцелада с магнитосферой Сатурна достаточно слабое, чувствительности прибора MAG все же хватило для этого открытия. Нужно напомнить, что Voyager 2, который пролетел 26 августа 1981 г. на расстоянии 87140 км от Энцелада, никаких признаков наличия атмосферы у спутника не обнаружил. Разумеется, расстояние было намного больше, но не исключено и то, что за эти 24 года ситуация на Энцеладе в корне изменилась. Уже с тех времен ученые начали подозревать, что Энцелад геологически активен и даже является источником материала для кольца E Сатурна.

Схематическая модель взаимодействия магнитосферы Сатурна с атмосферой Энцелада

    Таким образом, теперь в системе Сатурна известны уже два спутника с атмосферой – Титан и Энцелад. Но при таком малом диаметре (505 км) гравитационное поле Энцелада очень слабо и не способно удерживать атмосферу в течение длительного времени. Поэтому должен существовать источник, из которого атмосфера пополняется. По предположению ученых, это могут быть вулканы, гейзеры или газы, вырывающиеся наружу из недр спутника. Если эта гипотеза подтвердится, то Энцелад станет третьим в списке геологически активных спутников вместе со спутником Юпитера Ио и спутником Нептуна Тритоном. Известно также, что Энцелад имеет самую большую отражательную способность из известных тел в Солнечной системе – около 90%! Но если на нем есть ледяные вулканы, то большое альбедо легко объяснить как результат постоянного отложения изверженных частиц льда.
    «Эти новые данные Cassini, вероятно, являются первым свидетельством извержения газов или с поверхности Энцелада, или из его недр», – прокомментировал открытие д-р Мишель Дагерти (Michele Dougherty), профессор Империал-колледжа в Лондоне, руководитель научной группы по прибору MAG.

---

Новые данные о магнитосфере Сатурна     25 февраля в журнале Science был опубликована научная статья, содержащая новые данные о магнитосфере Сатурна. Ее авторами стали д-р Дэвид Янг (David Young), руководитель научной команды по плазменному спектрометру CAPS, вместе с коллегами из Отделения космической науки и техники Юго-Западного исследовательского института (SwRI). Анализируя поступающую информацию со станции Cassini, ученые были изумлены невероятной сложностью магнитосферы Сатурна и заключенной в ней плазмы – намагниченного потока «горячих» заряженных частиц. Было установлено, что в образовании вихревых потоков плазмы Сатурна участвуют его кольца, ледяные луны и атмосфера крупнейшего из спутников Титана. Таким образом, магнитосфера Сатурна заметно отличается от земной. Удерживаемая вокруг Земли плазма довольно проста по своему элементному составу и образована лишь солнечным ветром и ионизированными атомами атмосферы, без какого-либо участия Луны.     «Магнитосфера Сатурна действительно уникальна. По своим динамическим свойствам она близка к магнитосфере Юпитера, однако обнаружено, что в некоторых местах ее химический состав схож с составом плазмы, окружающей кометы», – говорит Д.Янг.     Изучив данные с плазменного спектрометра CAPS при работе Cassini на его начальной орбите вокруг Сатурна, специалисты обнаружили четыре плазменные зоны, различающиеся между собой по химическому составу и свойствам «течения» вещества. У Земли таких зон лишь две, в одной из которых преобладает плазма из ионосферы, в другой – плазма солнечного ветра. Различие состоит еще и в том, что плазма вокруг Земли вращается вместе планетой на расстоянии до 25000 км от нее, Сатурн же удерживает свою плазму на расстоянии до 1.5 млн км!     В этих пределах находятся кольца планеты и большинство спутников вместе с Титаном и его атмосферой, которые подвергаются воздействию потоков плазмы с разными химическими составами. «Сатурн имеет три вида источников плазмы, которых у Земли нет, – говорит Янг. – К тому же эти виды плазмы взаимодействуют между собой и химически, и электромагнитным образом. А поэтому, в частности, поверхности ледяных спутников и колец повторно покрываются химической смесью. Помимо этого, расходуется часть атмосферы Титана».     Запасы плазмы постоянно пополняются благодаря ультрафиолетовому излучению Солнца. Вместе с фотонами, идущими непосредственно от Солнца, ее электроны и ионы «бомбардируют» поверхности ледяных спутников, колец Сатурна и атмосферу Титана. Они обладают достаточной энергией, чтобы «выбить» и ионизировать молекулы воды или первичного азота, заключенных во льдах. Вновь ионизированные частицы ускоряются под действием быстро вращающегося магнитного поля Сатурна – и процесс повторяется. В области колец состав плазмы указывает на атмосферу из молекулярного кислорода, сходную с тонкими атмосферами спутников Юпитера Европы и Ганимеда, а дальше в магнитосфере наблюдаются ионизированные молекулы воды, как в комах комет. По словам Дэвида Янга, для полного понимания происходящего процесса понадобятся все семь десятков витков вокруг Сатурна, которые станция Cassini совершит в течение следующих нескольких лет работы.