THE SPACEWAY

Поверхность Дионы, 1123-километрового спутника Сатурна, поражает контрастами — темные, древние области соседствуют с яркими серо-белыми участками. Эти светлые регионы представляют собой водяной лед, который был обнажен в результате метеоритных ударов и/или тектонической активности.

Преимущественно темный цвет обеспечивает относительно тонкий слой пыли (меньше метра), которая неторопливо оседала на поверхность после бесчисленных столкновений Дионы с "космическими камнями".

Снимок был получен узкоугольной камерой космического аппарата NASA "Кассини" 23 июля 2012 года с расстояния примерно 418 000 километров от спутника.

Около трети массы спутника составляет скалистое ядро, а остальные две трети — водяной лед. Средняя температура на поверхности Дионы составляет -186 градусов Цельсия, так что местный лед настолько тверд, что по механическим свойствам практически не отличается от камня. Это объясняет, почему геологические структуры и ударные образования Дионы способны сохранять столь четкие формы на протяжении миллиардов лет.

Диона совершает полный оборот вокруг Сатурна за 2,737 земных суток (65 часов 41 минуту), находясь на среднем расстоянии в 377 400 километров от планеты. Спутник движется по практически идеальной круговой орбите с эксцентриситетом всего 0,0022 и находится в приливном захвате, подобно нашей Луне, поэтому всегда обращен к Сатурну одной стороной.

Интригующая особенность Дионы — ее магнитное взаимодействие с Сатурном. Во время близких пролетов "Кассини" зафиксировал возмущения в магнитосфере планеты, вызванные Дионой, что позволило предположить существование слабого магнитного поля у самого спутника либо наличие проводящей жидкости под его ледяной корой (соленого подповерхностного океана).

Читайте также:

• Кризалис, уничтоженный спутник Сатурна, может объяснить несколько загадок газового гиганта.

• Новое исследование: спутник Сатурна Мимас скрывает молодой океан.

• Тефия, ледяной спутник Сатурна.

Подповерхностные океаны на спутниках газовых гигантов — не редкость в нашей Солнечной системе. К Европе и Ганимеду у Юпитера, Энцеладу и Дионе у Сатурна и, возможно, Тритону у Нептуна теперь можно добавить еще одного кандидата — Мимас, спутник Сатурна.

Неожиданное открытие

Мимас — небольшой спутник Сатурна диаметром всего 396 километров, внешне напоминающий «Звезду Смерти» из киноэпопеи «Звездных войн» из-за огромного 140-километрового кратера Гершель. Поверхность сатурнианского спутника, испещренная множеством ударных образований, не давала ученым никаких намеков на существование жидкого океана под ледяной корой.

Однако данные миссии "Кассини" показали странные неравномерности в орбите этого маленького спутника. Такие аномалии могли быть вызваны двумя причинами:

1. Наличием каменного ядра очень необычной формы;

2. Присутствием жидкого подповерхностного океана.

Компьютерное моделирование, проведенное международной командой исследователей, указывает на второй вариант как наиболее вероятный. Первая гипотеза оказалась ошибочной — чтобы вызывать наблюдаемые орбитальные аномалии, ядро Мимаса должно было бы иметь форму блина, что физически крайне маловероятно.

Самый молодой океан Солнечной системы

"Мимас — небольшая луна, и ее сильно кратерированная поверхность не давала никаких намеков на скрытый океан под ней, — объясняет доктор Ник Купер, соавтор исследования из Лондонского университета королевы Марии. — Наше открытие добавляет Мимас в эксклюзивный клуб спутников с подповерхностными океанами, но с особым отличием: его океан удивительно молод, его возраст не превышает 25 миллионов лет".

В зависимости от используемой модели, возраст подповерхностного океана Мимаса может составлять от 2 до 25 миллионов лет. Для сравнения, подповерхностному океану юпитерианской Европы около 4,5 миллиарда лет — примерно столько же, сколько самой Солнечной системе.

Если модели верны, то океан Мимаса надежно изолирован от агрессивной среды космоса ледяным панцирем толщиной от 20 до 30 километров.

Перспективы для поиска жизни

"Существование относительно недавно образовавшегося океана делает Мимас главным кандидатом для изучения учеными, исследующими происхождение жизни", — подчеркивает доктор Купер.

Подповерхностный океан Мимаса может подарить ученым уникальную возможность изучить, как быстро могут формироваться условия, потенциально пригодные для возникновения жизни. Если в таком молодом океане будут обнаружены хотя бы предбиотические соединения, то это может полностью изменить наше понимание скорости эволюционных процессов.

Наследие легендарной миссии "Кассини"

Это открытие стало возможным благодаря данным космического аппарата «Кассини» — результату международного сотрудничества NASA, Европейского и Итальянского космических агентств. Зонд провел в системе Сатурна 13 лет, детально изучая планету, ее кольца и многочисленные спутники. Данные, собранные за это время, продолжают приводить к значимым открытиям.

Миссия «Кассини» завершилась 15 сентября 2017 года, когда аппарат был преднамеренно направлен в атмосферу Сатурна, где сгорел, чтобы избежать возможного химического загрязнения потенциально обитаемых спутников, которое могло бы создать ложные биомаркеры при будущих исследованиях.

"Это была замечательная командная работа: коллеги из пяти разных учреждений и трех разных стран объединились под руководством доктора Валери Лэйни, чтобы раскрыть еще одну интересную и неожиданную особенность системы Сатурна", — резюмировал доктор Купер.

Читайте также:

• «Марс Одиссей» запечатлел гигантский вулкан Арсия, возвышающийся над облаками.

• Криовулканизм на Плутоне: гора Райт раскрывает тайны карликовой планеты.

• В океане Энцелада найден крайне необходимый для зарождения жизни элемент.

5 июля 2022 года космический аппарат NASA "Юнона" обратил свой взор на юпитерианский спутник Ио, находясь на расстоянии около 80 000 километров от его поверхности.

Воспользовавшись инфракрасным картографом JIRAM (Jovian Infrared Auroral Mapper), зонд получил инфракрасное изображение спутника, которое стало картой вулканической активности одного из его полушарий.

Чем ярче цвет на изображении — тем выше температура, зафиксированная прибором. Каждая яркая точка на поверхности Ио — это активный вулкан, извергающийся в момент наблюдения.

Ио — чемпион Солнечной системы по вулканической активности. На спутнике со средним диаметром всего 3 642 километра насчитывается свыше 400 действующих вулканов. Чем объясняется такая бурная вулканическая активность? Главная причина — мощнейшие приливные силы, возникающие из-за гравитационного воздействия Юпитера и соседних спутников.

Ио находится в 350 000 километрах от газового гиганта (для сравнения, Луна удалена от Земли на 384 400 километров, но Юпитер в 318 раз массивнее нашей планеты), так что Юпитер является источником чудовищных приливных сил. Кроме того, Ио оказался в "гравитационной ловушке" между Юпитером и другими крупными спутниками — Европой и Ганимедом. Их совместное гравитационное воздействие непрерывно "мнет" и "растягивает" Ио, разогревая его недра до экстремальных температур; поверхность спутника периодически поднимается и опускается на 100 метров!

В ходе наиболее интенсивных извержений, вулканы Ио могут "выстреливать" на высоту до 500 километров, отправляя в космическое пространство серу и диоксид серы. Из-за этой активности спутник постоянно "худеет" — по оценкам ученых, около тонны материала в секунду уходит в космическое пространство, большая часть которого захватывается магнитным полем Юпитера, формируя плазменный тор вокруг планеты.

Стоит отметить, что многие яркие точки на изображении представляют собой не просто вулканы, а целые лавовые озера или поля, некоторые из которых покрывают площадь в сотни квадратных километров.

Читайте также:

• На Ио, спутнике Юпитера, появился новый вулкан — и он огромный.

• Впечатляющие изображения Ио: самый близкий пролет за 20 лет.

• 5 интересных фактов о спутнике Юпитера Ио.

Перед вами Хаос Конамара (лат. Conamara Chaos) — регион хаотического рельефа на поверхности Европы, ледяного спутника Юпитера. Это прямое доказательство того, что в относительно недавнем прошлом поверхность этого интригующего мира претерпела существенные изменения.

На изображениях видны блоки водяного льда неправильной формы, образовавшиеся в результате разлома и движения существующей ледяной коры.

Эти блоки смещались, вращались и даже наклонялись, частично погружаясь в подвижный материал, который представлял собой либо жидкую воду, либо "кашу" (шугу́) из воды и мелких обломков льда.

Особенно интересны молодые разломы, которые пересекают этот регион. Они свидетельствуют о том, что поверхность снова замерзла, превратившись в достаточно хрупкий лед. Этот циклический процесс таяния и замерзания подтверждает гипотезу о существовании подповерхностного океана на Европе.

Что привело к появлению Хаоса Конамара?

• Небольшой астероид мог столкнуться с Европой и пробить ее ледяной панцирь, достигнув океана. Это временно растопило область воздействия, заставив фрагменты льда вращаться и смещаться. Учитывая, что средняя температура на поверхности составляет -180 градусов Цельсия, эта динамика продолжалась совсем недолго — вскоре место удара было окутано новым, но более хрупким слоем льда.

• Ключевую роль в формировании Хаоса Конамара могли сыграть внутренние геологические процессы. Европа испытывает мощное приливное воздействие со стороны Юпитера и других галилеевых спутников (Ганимеда, Ио и Каллисто). Эти гравитационные силы вызывают значительные деформации и трение внутри спутника, что приводит к нагреву его недр. Такой приливный нагрев может вызывать подъем теплых потоков из океана к ледяной поверхности, локально истончая и разрушая ледяную кору. В местах, где лед становится тоньше, давление снизу может привести к прорыву воды или "теплого льда", создавая хаотичные области, подобные Конамара.

• Ученые также предполагают возможность существования подледных гидротермальных источников на дне океана Европы, похожих на "черные курильщики" в земных океанах. Тепло от них может подниматься, разрушительно воздействуя на нижнюю поверхность ледяного панциря подобно механизму приливного воздействия со стороны газового гиганта.

"Изображение-франкенштейн" было создано путем объединения данных, полученных космическим аппаратом NASA "Галилео" в феврале и декабре 1997 года. Последние данные предоставили более детальный взгляд на некоторые участки этого загадочного региона.

Европа — одно из наиболее перспективных мест для поиска внеземной жизни в Солнечной системе. Гипотетический подповерхностный океан спутника, защищенный от радиации — и в целом агрессивной космической среды — ледяной корой, может содержать в два раза больше воды, чем все океаны Земли вместе взятые.

14 октября 2024 года к Европе отправился космический аппарат NASA Europa Clipper, который достигнет системы Юпитера в апреле 2030 года. Следовательно, в обозримом будущем у нас появятся снимки Хаоса Конамара беспрецедентной детализации. Трудно даже представить, какие удивительные открытия нас ждут.

Читайте также:

• Профессор Моника Грейди: «Уверена, что на спутнике Юпитера Европа есть жизнь».

• Ученые предлагают намеренно «заразить» другой мир земной жизнью, чтобы посмотреть, что произойдет.

• Новые данные «Юноны» указывают на активность океана под поверхностью Европы.

Ультрагорячие юпитеры — экстремальный класс экзопланет, вращающихся вокруг своих звезд на очень малом расстоянии, — демонстрируют колоссальный перепад температур между полушариями.

На дневной стороне KELT-9 b, самой горячей из известных экзопланет данного класса, находящейся на расстоянии около 670 световых лет от Земли, температура достигает 4 600 K (примерно 4 327 градусов Цельсия) — достаточно высокая для присутствия атомарного железа и титана в атмосфере (за счет испарения металлов), что было подтверждено спектроскопическими наблюдениями.

При этом на ночной стороне, никогда не видящей родительскую звезду из-за приливной блокировки, температура может опускаться до -200°C. Такой экстремальный градиент температур создает чрезвычайно мощные ветры, переносящие тепло и материю между полушариями планеты.

Железные дожди в инопланетных атмосферах

В 2020 году международная команда астрономов, используя инструмент ESPRESSO на Очень Большом Телескопе (VLT) в Чили, наблюдала за экзопланетой WASP-76 b, которая находится на расстоянии около 637 световых лет от нас. В ходе наблюдений были обнаружены следы присутствия железа в атмосфере, а его наибольшая концентрация фиксировалась на границе между дневной и ночной сторонами.

Этот факт указывал на то, что железо испаряется на раскаленной дневной стороне планеты, переносится ветрами к более холодной ночной стороне, где конденсируется и выпадает в виде "железного дождя".

Как горячие юпитеры оказались так близко к своим звездам?

Существование гигантских газовых планет, обращающихся вокруг своих звезд на расстояниях* в разы меньше, чем расстояние от Солнца до Меркурия, долгое время озадачивало астрономов.

*Например, WASP-76 b находится почти в 12 раз ближе к своей звезде, чем Меркурий к нашему светилу.

Современные модели планетообразования показывают, что эти гиганты не могли сформироваться на своих текущих орбитах — там просто недостаточно материала для образования таких массивных объектов.

Сегодня ученые сходятся во мнении, что горячие юпитеры формируются далеко от своих звезд (как Юпитер и Сатурн в нашей системе), а затем мигрируют внутрь из-за гравитационных взаимодействий с протопланетным диском и/или другими планетами системы. Возможно, миграция такого рода связана с гравитационным возмущением, вызванным проходящей рядом другой звездой.

Почему миграция газовых гигантов Солнечной системы остановилась на безопасном расстоянии от Солнца — вопрос открытый.

Читайте также:

• Прорыв в астрономии: создана первая 3D-карта атмосферы экзопланеты.

• Астрономы подтвердили существование потенциально обитаемой экзопланеты рядом с Солнечной системой.

• Открытие «Джеймса Уэбба»: землеподобная атмосфера у потенциально обитаемой экзопланеты.