Это атмосферное явление, которое можно наблюдать на северном полюсе планеты. Вихрь имеет форму шестиугольника и размеры, примерно равные диаметру Земли. Его свойства продолжают оставаться неизменными на протяжении многих лет, и этот факт вызывает интерес ученых со всего мира.

Шестиугольная (гексагональная) форма вихря — совсем не обычная. Она образуется благодаря сложным комплексным течениям атмосферы и невероятной скорости ветров: до 1800 км/ч.

Одна из гипотез объясняет это явление быстрой скоростью вращения Сатурна вокруг своей оси, но консенсуса среди учёных по вопросу природы образования вихря до сих пор нет.

Тонкая полоска - кольца Сатурна. В верхней части диска планеты заметна сеть темных полосок - это тени, отбрасываемые кольцами Сатурна на его облачный покров. Чуть ниже плоскости колец виден Янус. Снимок Кассини, 21 апреля 2006 года

В правом нижнем углу видна пастушья луна Пандора.

Фотография, сделанная космическим аппаратом "Кассини". 📸

Миссия Кассини

Одинокий странник, изучавший величие Сатурна, его колец и спутников, провёл в космосе в общей сложности 20 лет: 15 октября 1997 года он был запущен с мыса Канаверал (штат Флорида), и, проделав долгий семилетний путь, 30 июня 2004 года "Кассини" добрался до Сатурна и вышел на орбиту газового гиганта.

Долгие годы астрономы всего мира с трепетом наблюдали за открытиями автоматической межпланетной станции - это и фотографии многочисленных ледяных лун, впечатляющие снимки колец и таинственных узоров переменчивых и неспокойных штормов, огромное количество данных о природе далёкого от нас уголка Солнечной системы.

Но когда запасы топлива были на исходе, 26 апреля 2017 года "Кассини" было предназначено совершить несколько отчаянных поручений - "нырнуть" между кольцами Сатурна и самой планетой 22 раза, а затем, чтобы обезопасить спутники, на которых могут быть компоненты жизни, аппарат должен был стать навсегда с этой удивительной планетой одним целым. Инженеры проекта направили "Кассини" в недра газового гиганта, а свою антенну он до последнего держал направленной на Землю, передавая свою прощальную речь землянам. 15 сентября 2017 года "Кассини" навсегда скрылся в облаках Сатурна. Летя навстречу своей гибели, "Кассини", даже разрушаясь, продолжал функционировать - каждый его прибор неустанно передавал данные, пока аппарат не сгорел в атмосфере. "Сердце" станции остановилось, когда учёные поймали последний его сигнал. Он бесподобно справился со всеми манёврами, но что же он сообщил нам в своём грандиозном финале, длившемся с апреля по сентябрь 2017 года?

Более 13 лет "Кассини" был нашими глазами и ушами в системе Сатурна. Планета имеет 82 спутника и кольца, состоящие из частичек льда и камня, причём, точно подсчитать количество колец невозможно, так как при увеличении снимков, сделанных в финальных пролётах с близкого расстояния, видно, как они делятся на более мелкие, словно бы до бесконечности. Астрономы иногда называют Сатурн "Солнечной системой в миниатюре", поскольку многочисленные спутники напоминают планеты, а кольца - Пояс астероидов и Пояс Койпера.

"Кассини" падал в атмосферу Сатурна со скоростью 124 000 км/ч. Никто не знал, сколько он продержится, поскольку изучение планеты изнутри не было задумано учёными изначально. Оказавшись "под кольцами", "Кассини" сделал снимки облаков Сатурна с расстояния, близкого настолько, насколько это было возможно.

Но больше всего учёных поразил Гигантский Гексагон - огромный шестиугольный вихрь, причём, одна сторона этого шестиугольника сопоставима с диаметром Земли! Он есть только на северном полюсе планеты и состоит из тысяч более мелких вихрей, а в самом центре этого шестиугольника - гигантская воронка, уходящая глубоко в недра Сатурна на несколько сотен км. Сам "шестигранник" в зависимости от сезонов ещё и меняет свой цвет: он может быть зеленоватым, золотистым или голубым, но форма шестиугольника стабильна и остаётся на протяжении сотен лет.

Времена года на Сатурне меняются, как на Земле, из-за наклона оси планеты. Когда северный полюс Сатурна оказывается наклонённым к Солнцу, он получает больше света. Солнечный свет взаимодействует с атмосферой и образуются взвешенные частицы - аэрозоли. Они напоминают смог, поэтому и окрашивают Гексагон в оранжево-золотистый цвет, а когда на зиму Сатурн "отворачивается" от Солнца, шестиугольник темнеет. Центральная воронка всегда тёмно-синего цвета, независимо от сезона, вероятно, из-за того, что дымка частиц-аэрозолей затягивается туда, как пылесосом.

Симметричная форма Гексагона получается благодаря взаимодействию вращения планеты и атмосферных течений. В финале своей миссии во время максимальных сближений "Кассини" передал фотографии этих блуждающих друг за другом вихрей в прекрасном качестве.

Во время своего финала "Кассини" обнаружил, что на Сатурне могут даже идти дожди, но это не тот безобидный дождик в привычном нам понимании - это сами кольца постепенно притягиваются Сатурном. Газовый гигант притягивает частички льда, камня и пыли - главные составляющие колец, а затем уничтожает их в своих верхних слоях атмосферы. Каждую секунду на Сатурн выпадает несколько тонн ледяного дождя. Если так будет продолжаться и дальше, то через 300 млн лет планета останется без своего главного "аксессуара".

Кольца могут состоять из микроскопических частичек пыли и глыб размером с крупный внедорожник. Кольца находятся довольно далеко от Сатурна, чтобы он притянул их к себе, но почему же на Сатурне постоянно идёт назойливый и моросящий дождь из ледяных частиц? "Кассини" дал ответ на этот вопрос: осколки льда обладают статическим зарядом. Ультрафиолетовое излучение сдувает электроны, и частицы приобретают заряд - нечто похожее происходит с воздушным шариком, который потёрли о волосы, и он прилипает к стене из-за статического электричества, а раз у Сатурна сильное магнитное поле, то он и притягивает эти ледяные частицы к себе, как магнит. Роль этого магнита играет металлический водород, находящийся вблизи ядра планеты. Под действием огромного давления и высокой температуры в несколько тысяч градусов водород становится не газом и даже не жидкостью, а похожим на расплавленный металл по своей консистенции. Электроны легко высвобождаются, перемещаясь в жидкости, таким образом, под сильным давлением жидкий водород ведёт себя как металл.

Какова масса колец Сатурна? Если взять всё их вещество, то масса получится очень незначительной - они в 100 тысяч раз легче нашей планеты! Возможно, Сатурн периодически "ловит" проходящие мимо кометы и астероиды, пополняя таким образом состав колец. Если какому-то заблудшему небесному телу "не повезёт" пройти мимо, то Сатурн разорвёт его приливными силами.

Но сколько лет кольцам? Существовали ли они с рождения самой планеты или они появились недавно? "Кассини" в финале своей миссии дал нам ответ на этот вопрос: нам очень повезло застать это великолепие - им всего от 10 до 100 млн лет, и возможно, что во времена динозавров на Земле Сатурн не был ещё "Властелином колец" - они слишком лёгкие и слишком яркие. Если бы они были долгожителями, то давно бы уже покрылись пылью, и стали намного темнее. Вероятно, Сатурн притянул к себе ледяной спутник вроде Энцелада и своей гравитацией разрушил его, разорвав на мелкие кусочки. Они распределились по орбите, постоянно сталкивались друг с другом, в результате чего раздробились на мелкие составляющие, а острые углы между ними сгладились, как галька на морском берегу.

"Кассини" показал, что плотность колец очень неоднородна. Там миллионы колец, а между ними могут быть щели, и сами кольца похожи на дорожки на пластинке. Сами кольца удерживаются спутниками-пастухами, которые невозможно увидеть с Земли, так как они прячутся между ними и своей гравитацией удерживают их от дальнейшего распада. Силой гравитации они создают в кольцах волны, и всё это похоже на удивительную симфонию баланса и гармонии. Вместе все спутники помогают своему "Властелину" поддерживать украшение в надлежащем состоянии. Но как они туда протиснулись в таком случае? Пока этот вопрос остаётся открытым.

"Кассини" погиб, но его наследие живёт и до сих пор не оставляет равнодушным. Финальные снимки Гексагона, открытие ледяного дождя, исследование исчезающих и появляющихся вихрей, открытие спутников-пастухов показало нам, что Сатурн - это единая система. Да, с виду он кажется красивым и одновременно суровым, но это невероятный мир, где всё сбалансировано, начиная от маленькой завитушки в атмосфере и заканчивая тончайшими пылинками в кольцах. Сатурн - это уникальное творение природы, и "Кассини" показал нам, что весь мир гигантской планеты держится на хрупком равновесии гравитации. Лишь единство и гармония могли создать такой истинный шедевр во Вселенной! Это и были последние слова "Кассини".

источник

Энцелад — один из 82 известных нам спутников Сатурна. Около 10 лет назад учёные NASA назвали Энцелад наиболее пригодным для жизни местом во всей Солнечной системе. Оказалось, что глубоко под поверхностью этого спутника, под его ледяной коркой, могут скрываться океанические течения, аналогичные земным.

Согласно новому анализу слоя льда, покрывающего глобальный водяной океан спутника Сатурна, можно сделать вывод, что там есть течения, очень похожие на земные. Если это действительно так, значит, океан Энцелада неоднороден.

Гейзеры на Энцеладе. Снимок сделан зондом «Кассини». (НАСА / Лаборатория реактивного движения / Институт космических наук (Space Science Institute)

Энцелад не так просто раскрывает свои секреты!

Впервые удалось получше его рассмотреть только в 1981 году, когда «Вояджер-2» пролетел мимо него, направляясь к более дальним планетам Солнечной системы. На изображениях, сделанных зондом, люди увидели небольшой шар льда. Он имеет почти белую поверхность с высокой отражающей способностью. Средний диаметр Энцелада составляет всего 500 километров. Спутник покрыт кратерами и изрезан длинными трещинами и горными хребтами, что свидетельствует о его геологической активности.

Затем, в 2010 году, нас ждал сюрприз: зонд Сатурна под названием «Кассини» обнаружил на спутнике гейзеры. Они выбрасывали водяной пар из трещин ледяной оболочки Энцелада. Это дало основания полагать, что спутник не был полностью покрыт льдом, а скрывал под поверхностью жидкий соленый океан.

Сочетание воды в жидком состоянии и трещин во льду помогло ученым понять, как устроен Энцелад. Энцелад обращается вокруг Сатурна за 32,9 часа, имея слегка вытянутую, овальную по форме орбиту. Таким образом, он то удаляется от планеты, то приближается к ней, и, соответственно, гравитационное воздействие Сатурна время от времени усиливается и ослабевает. Это напряжение и вызывает нагрев недр спутника, обеспечивая его геотермальную активность, а также создает трещины на поверхности льда или расширяет их (во время максимального удаления Энцелада от Сатурна).

Благодаря внутреннему теплу, океан остается жидким, и он может фонтанировать через трещины, после чего вода попадает на поверхность и снова замерзает. Внутреннее тепло будет порождать и вертикальные конвекционные потоки, аналогичные земным. Более теплая вода выталкивается наверх, где она остывает, и затем снова циркулирует вниз.

Однако, поскольку Энцелад все-таки значительно отличается от Земли, пока неясно, могут ли его океаны быть похожи с земными и по другим характеристикам. Например, глубина океанов Земли в среднем составляет 3,7 км, а глубина океанов Энцелада — не менее 30 километров. И при этом они еще покрыты 20-километровым слоем льда.

Хотя мы не можем увидеть, что скрывает океан, но лед оставляет нам некоторые зацепки. Мы знаем, что лед на полюсах значительно тоньше, чем на экваторе, и еще тоньше на южном полюсе, где как раз извергаются гейзеры. По мнению группы исследователей во главе с геофизиком Аной Лобо из Калифорнийского технологического института, в океане Энцелада происходит нечто более сложное, чем просто вертикальная конвекция.

Тонкий лед, вероятно, связан с более сильным таянием (спасибо, кэп!), а более толстый лед — с более сильным замерзанием.

Значит, там, где лед толще, океан более соленый, поскольку замерзает только вода, а большая часть солей возвращается обратно в воду. Это делает воду подо льдом более плотной, поэтому она опускается на дно океана.

В регионах таяния происходит обратное. Вода свежее, она менее плотная, поэтому остается наверху. На Земле это приводит к возникновению термохалинной циркуляции (ее часто называют океаническим конвейером). Вода замерзает на полюсах, а более плотная и соленая вода опускается на дно и течет по направлению к экватору, в то время как более теплые воды с экватора направляются к полюсам, где они замерзают, что приводит к опусканию более плотной холодной соленой воды и так далее.

Команда разработала компьютерную модель Энцелада, основанную на нашем понимании и представлении подобных течений. Было обнаружено, что такая циркуляция может образовывать толщину льда, которую мы как раз наблюдаем на спутнике.

До сих пор неясно, есть ли на Энцеладе жизнь. Он очень далек от Солнца, но из-за внутреннего геотермального нагрева может иметь хемосинтетические пищевые сети, аналогичные тем, которые встречаются вокруг гидротермальных источников в глубинных зонах океанов Земли. Если в океанах Энцелада прячется жизнь, открытия команды помогут нам ее найти.

Для тех, кто, как и переводчик этой статьи, впервые видит слово хемосинтетик

Автотрофные организмы, или автотрофы, способны самостоятельно создавать органические вещества из минеральных компонентов. Подобные организмы также подразделяют на 2 группы: фотосинтетики (фотоавтотрофы) и хемосинтетики (хемоавтотрофы). Фотосинтетики использут энергию световых лучей, а хемосинтетики — энергию химических связей неорганических веществ.

Мы знаем, что воды Энцелада соленые: вода, взятая «Кассини» из гейзеров, доказала это. Если команда исследователей не ошиблась, уровень соли в этих гейзерах, на самом деле, может быть ниже, поскольку они выбрасываются из области таяния. Получается, что вода на экваторе может быть более соленой.

Мы также знаем, что океанические течения на Земле играют особую роль в распределении питательных веществ. Знания об уровне солёности воды и распределении питательных веществ поможет нам выделить те районы Энцелада, которые будут наиболее пригодны для жизни (в том виде, в каком мы ее понимаем сейчас).

На момент написания статьи нет информации о специальных миссиях на Энцелад. Однако миссии Dragonfly на спутник Сатурна Титан, Europa Clipper на спутник Юпитера Европу для изучения ее ледяной, (возможно) извергающей фонтаны воды и пара поверхности, а также миссия JUpiter ICy Moon Explorer (JUICE) могут пролить свет на циркуляцию океана в этих странных ледяных мирах.

Исследование команды опубликовано в журнале Nature Geoscience.

Автор оригинала: Michelle Starr

Перевод: https://habr.com/ru/company/timeweb/blog/549254/

Метановое море Лигейя Маре. Титан.

Средняя глубина 50 м.

Зонд Кассини,2013 год