Почему мы изучаем Сатурн

Настоящий «Властелин колец» — это Сатурн, массивная внешняя планета, обладающая кольцами диаметром около 27 земных диаметров. Будучи газовым гигантом, как и Юпитер, Сатурн разделяет многие его характеристики:

• Сильное магнитное поле, создаваемое перемешивающимся металлическим водородом глубоко внутри.

• Бушующие бури в его газовой атмосфере.

• Множество планетоподобных спутников, представляющих собой целые миры.

Кольца и более крупные спутники Сатурна видны даже в небольшие любительские телескопы.

Происхождение и роль в Солнечной системе

Сатурн образовался примерно 4,5 миллиарда лет назад, на заре существования Солнечной системы. И Сатурн, и Юпитер, вероятно, сформировались ближе или дальше от Солнца, чем сейчас, а затем переместились на свои нынешние позиции. Их гравитационное воздействие, вероятно, разбросало астероиды и кометы по всей Солнечной системе, некоторые из которых столкнулись с ранней Землей и, возможно, принесли сюда воду.

Сатурн - это не просто красивая планета с кольцами, это мощная система с сильным магнитным полем и сложной структурой. Именно благодаря магнитным процессами внутри таких гигантов формируются их особенности.

Мы, конечно, не Сатурн,  но силу магнитов используем каждый день - в быту, на работе и производстве. Неодимовые магниты - это про ту же идею силы в компактном формате.

Хочешь понять, как это работает и где применять? Или сразу подобрать нужный вариант перейти →

Откуда взялись кольца Сатурна?

Ученые считают, что кольца Сатурна образовались, когда:

• Крупный спутник приблизился к Сатурну слишком близко и был разорван на части из-за сильных гравитационных сил.

• Или же что кольца являются остатками материала, оставшегося после образования Сатурна.

Кольца постепенно притягиваются к Сатурну и полностью исчезнут в течение 300 миллионов лет. Другие гигантские планеты — Юпитер, Уран и Нептун — имеют свои собственные системы колец, хотя ни одна из них не может сравниться по величию с сатурнианской.

Как и три другие внешние планеты, Сатурн представляет собой самостоятельную солнечную систему, имеющую множество интересных объектов для изучения.

Спутники Сатурна

Помимо впечатляющей системы колец, у Сатурна есть как минимум 124 спутника, самые крупные из которых являются активными планетоподобными мирами.

🪐 Титан

Титан, по размерам превосходящий Меркурий, имеет оранжевую, туманную атмосферу, которая, возможно, похожа на атмосферу Земли до зарождения жизни около 3,5 миллиардов лет назад.

• Атмосфера: Сложные органические молекулы — один из строительных блоков жизни — образуют атмосферу Титана и выпадают с неба в виде осадков.

• Поверхность: Поразительно похожа на Землю, но с ключевыми отличиями: горы и дюны состоят в основном из льда, а не из камня, а реки, озера и моря заполнены метаном и этаном вместо жидкой воды.

• Подповерхностный океан: Вероятно, под поверхностью существует океан жидкой воды, хотя мы не знаем, пригоден ли его химический состав для жизни.

Изучая Титан, мы можем узнать больше о потенциально пригодных для жизни средах во Вселенной.

🌊 Энцелад

Энцелад, диаметр которого составляет всего 500 километров (310 миль), вполне мог бы поместиться на территории американского штата Аризона. Но под ледяной корой этого спутника скрывается большая тайна:

• Подледный океан: Океан соленой воды, который просачивается в космос через гейзеры на поверхности, образуя одно из внешних колец Сатурна.

• Химический состав: Известно, что океан содержит сложные органические вещества.

Может ли в нем также существовать жизнь?

🌑 Мимас

На Мимасе находится огромный кратер, который делает его пугающе похожим на Звезду Смерти из «Звездных войн». Возможно, там тоже есть подземный океан, хотя, судя по всему, материал из океана не просачивается на поверхность.

📸 Фотогеничные чудаки

Некоторые из меньших спутников Сатурна входят в число самых фотогеничных в нашей Солнечной системе:

• Диона и Рея — покрытые кратерами планеты-снежные шары с каменистыми ядрами.

• Гиперион похож на гигантскую губку или коралловый риф.

• Япет — «двуликий», с ледяной половиной и тёмной половиной, покрытой веществом, поступающим с кометоподобного спутника Фебы.

• Пан — спутник, чья гравитация захватила достаточно вещества из колец Сатурна, чтобы он выглядел как летающая тарелка (или пельмень, в зависимости от того, кого вы спросите)

Факты о Сатурне

Средняя температура : -138°C (-218°F), где атмосферное давление равно уровню моря на Земле.
Среднее расстояние от Солнца : 1434 миллиона километров (891 миллион миль), или в 9,5 раз дальше от Солнца, чем Земля.
Диаметр : 120 536 километров (74 898 миль), Сатурн в 9,4 раза шире Земли.
Объём : 827 триллионов км³ (198 триллионов миль³), Земля могла бы поместиться внутри Сатурна 827 раз.
Гравитация : 9 м/с², или 92% от земной.
Солнечные сутки : 11 земных часов.
Солнечный год : 10 759 земных дней.
Атмосфера : 96% водорода, 3% гелия, 1% других газов.

Как мы изучаем Сатурн

Первые открытия: от телескопов до «Пионера»

В 1650-х годах Кристиан Гюйгенс впервые увидел кольца Сатурна и его крупнейший спутник, Титан, в телескоп. Вскоре после этого Джованни Кассини обнаружил еще 4 спутника и самый большой разрыв в кольцах планеты, ныне названный в его честь щелью Кассини.

Космический аппарат НАСА «Пионер-11» стал первым, кто посетил Сатурн, пролетев мимо планеты в 1979 году и обнаружив еще одно внешнее кольцо.

Эпоха «Вояджеров»

• «Вояджер-1» пролетел мимо Титана годом позже (1980), чтобы внимательно рассмотреть плотную оранжевую атмосферу спутника.

• «Вояджер-2» приблизился к самому Сатурну, обнаружив, что температура верхних слоев атмосферы планеты составляет всего -200°C, и выявив следы кристаллов аммиака, которые придают Сатурну его бледно-желтый оттенок.

Миссия «Кассини-Гюйгенс»: революция в изучении системы

В 2004 году «Кассини-Гюйгенс», совместная роботизированная миссия НАСА и Европейского космического агентства, стал первым космическим аппаратом, вышедшим на орбиту Сатурна. «Кассини» провел 13 земных лет (почти половину сатурнианского года), наблюдая за тем, как планета и ее спутники меняются в зависимости от времени года.

Открытия на Сатурне

• Штормы: Изучил шестиугольный шторм на северном полюсе (впервые обнаруженный «Вояджером-2» в 1981 г.) и обнаружил меньший круговой вихрь на южном полюсе. Северный шторм имеет центральную стенку «глаза», подобную земным ураганам.

• Мегаштормы: Наблюдал планетарный мегашторм, который появляется примерно раз в сатурнианский год (30 земных лет).

• Магнитное поле и скорость вращения: Составил карту структуры магнитного поля и уточнил скорость вращения планеты — менее половины земных суток, хотя диаметр Сатурна в 9,5 раз больше земного.

Исследование Титана

Вскоре после прибытия «Кассини» выпустил европейский зонд «Гюйгенс», который в 2005 году совершил посадку на поверхность Титана — это был первый случай посадки на объекте во внешней части Солнечной системы.

• Во время спуска: Зонд собирал данные о сложных химических процессах в атмосфере.

• После посадки: Сделал первые в истории снимки поверхности Титана и проработал 2 часа при температуре около -180°C.

• Картографирование: Радар «Кассини» пробился сквозь оранжевую дымку Титана, позволив ученым создать глобальную геологическую карту поверхности.

• Подповерхностный океан: Гравитационные измерения показали, что Титан, вероятно, содержит большой подповерхностный океан воды.

Открытие тайн Энцелада

«Кассини» непосредственно запечатлел Энцелад, извергающий воду из своего подповерхностного океана в космос. Операторы миссии провели аппарат прямо через шлейф, что привело к обнаружению органических материалов с помощью бортового масс-спектрометра.

Грандиозный финал и наследие

В 2017 году «Кассини» совершил «грандиозный финал» — ряд пролётов между Сатурном и его внутренними кольцами.

• Возраст колец: Измерения показали, что кольца весят меньше, чем небольшой спутник Мимас. Это указало на то, что их возраст может составлять менее 100 миллионов лет (очень мало по геологическим меркам).

• Завершение: В сентябре 2017 года «Кассини» преднамеренно погрузился в атмосферу Сатурна, став частью планеты.

«Кассини» оставил впечатляющее наследие, определив вопросы, на которые должны ответить новые миссии.

Будущее: Миссия Dragonfly

Следующий космический аппарат к системе Сатурна — Dragonfly. Это миссия НАСА к Титану, запуск которой запланирован на июнь 2027 года.

• Аппарат: Восьмилопастный квадрокоптер (беспилотник), который будет совершать короткие полеты вокруг поверхности.

• Цель: Изучать химические вещества, выпадающие из атмосферы Титана на его поверхность.

• Значение: Атмосфера Титана похожа на земную времен зарождения жизни (3,5 млрд лет назад). Dragonfly изучит альтернативную версию Земли, где вместо воды на поверхности — жидкий метан и этан.

Для существования жизни (в нашем понимании) необходимы три вещи: источник энергии, жидкий растворитель (вода) и сложные органические молекулы. У Титана есть органика, но вместо воды — метан. Миссия покажет, как Титан связан с жизнью, какой мы её знаем, — и с теоретическими формами жизни, непохожими ни на что, что мы могли представить.