Шрифт:
Система Сатурна. Глазами Кассини
Предисловие
Джеймс Грин, директор,
Отдел планетарных наук НАСА
Июль 2017 г.
Более 400 лет назад Галилео Галилей направил свой самодельный телескоп на ночное небо и заметил, что по обе стороны от Сатурна находятся два объекта, тесно связанных с планетой. В то время, в 1610 году, Галилей объявил их лунами.
Несколько десятилетий спустя наука о лунах Сатурна развивалась головокружительными темпами. Христиан Гюйгенс впервые наблюдал крупнейшую луну Сатурна Титан в 1655 году и первым описал протяженные "луноподобные" черты Сатурна как диск вещества, озвучивающего планету. С 1671 по 1674 год Джованни Кассини открыл луны Иапет, Рея, Диона и Тетис. В 1675 году Кассини обнаружил разрыв в кольцах Сатурна, который мы сегодня называем "делением Кассини".
В космическую эру, до миссии "Кассини-Гюйгенс", мы имели лишь намеки на открытия, ожидающие нас на Сатурне. Пионер-11 и Вояджеры-1 и 2 совершили пролеты несколько десятилетий назад. Но эти быстрые встречи не давали времени на более масштабные исследования. НАСА и Европейское космическое агентство создали партнерство, чтобы отправить на орбиту Титана орбитальный аппарат "Кассини" и посадочный аппарат "Гюйгенс". Как и его тезки, миссия "Кассини-Гюйгенс" не только открыла ранее неизвестные луны, но и помогла нам понять научные основы их формирования, их взаимодействия с кольцами и то, насколько они разнообразны.
Миссия "Кассини-Гюйгенс" произвела революцию в наших знаниях о системе Сатурна. Кольца Сатурна, луны и сама планета представляют собой неотразимые и неисчерпаемые объекты для интенсивного изучения, и "Кассини-Гюйгенс" не разочаровал. Сатурнианская система оказалась богатой почвой для научных поисков и открытий, а "Кассини" - не что иное, как машина для открытий.
К моменту завершения своей миссии "Кассини" погрузился в Сатурн и наблюдал за планетой чуть менее половины сатурнианского года. Но при этом он 293 раза облетел газовый гигант по орбите, навсегда изменив наше представление о системе Сатурна и открыв огромные возможности для понимания всей Солнечной системы.
Благодаря наблюдениям "Кассини" мы получили новые виды планеты и множество знаковых снимков. Миссия сделала новаторские открытия в нашем неустанном поиске жизни в Солнечной системе - будь то обнаружение того, что Титан проходит через те же циклы, что и Земля до появления жизни, или наблюдение за ледяными шлейфами на Энцеладе. Кроме того, 13-летняя миссия "Кассини" позволила проследить за изменениями в динамичной кольцевой системе Сатурна и наблюдать, возможно, одно из самых активных и хаотичных колец в Солнечной системе - кольцо F Сатурна. Космический аппарат обнаружил в кольцах образования, похожие на пропеллеры, и стал свидетелем возможного рождения новой луны.
С момента своего прибытия в 2004 году "Кассини-Гюйгенс" поразил нас данными и изображениями, никогда ранее не получавшимися с такой детальностью и четкостью. Эта книга - вершина айсберга размером с планету. За последние 13 лет "Кассини" сделал около 450 000 впечатляющих снимков в системе Сатурна. Как можно сократить это число до нескольких, когда каждый снимок, каждое изображение рассказывает новую историю? Красота этих снимков превосходит только науку и открытия, которые они представляют. Благодаря "Кассини" мы узнали, что Сатурн - далеко не спокойная одинокая планета с нежными кольцами. Теперь мы знаем больше о хаотичных, активных и мощных кольцах Сатурна и бурях, бушующих под ними. Некоторые изображения Титана и Энцелада намекают на возможность существования жизни, о которой раньше никто не подозревал. И как мы могли забыть эти захватывающие первые взгляды на луны, о существовании которых мы даже не подозревали? Каждый из снимков, представленных в этой книге, является представителем многих других, и отражает как поразительную красоту, так и новые научные достижения, открытые "Кассини-Гюйгенсом".
Поздравляем "Кассини" с тем, что он проложил нам путь. Эта книга - первая глава величайшей истории, которую, по моим прогнозам, предстоит рассказать: как люди потянулись к звездам и обнаружили жизнь за пределами Земли. Для меня большая честь быть частью этой истории.
1.Сатурн:
Драгоценный камень Солнечной системы
За 400 лет, прошедших с тех пор, как люди начали изучать космос с помощью телескопов, Сатурн превратился из тусклого и расплывчатого пятна на небе в колоссальную планету в фокусе. Однако, похоже, чем четче мы видим Сатурн, тем больше загадок находим.
Сатурн в 763 раза больше Земли, его атмосфера состоит преимущественно из водорода и гелия и напоминает бурный бурлящий котел. Большая часть погоды на Сатурне непостоянна", - говорит Эндрю Ингерсолл, член команды по съемке "Кассини" и физик атмосферы из Калифорнийского технологического института. "Год может пройти без гроз, но каждые 20-30 лет случается гигантская буря, сверкающая молниями каждую десятую долю секунды". Кассини наблюдал, как эта мегабуря разразилась в 2010 году, вызвав атмосферные возмущения по всему периметру планеты, пока буря не стала натыкаться на свой собственный след и, казалось, съела свой собственный хвост, прежде чем потускнеть и исчезнуть.
Однако не все характеристики Сатурна приходят и уходят. "Некоторые особенности удивительно долго сохраняются", - говорит Ингерсолл. Кассини наблюдал северный полярный шестиугольник Сатурна, открытый в 1981 году "Вояджером", и он достаточно велик, чтобы вместить две Земли. И на каждом полюсе есть ураганоподобный "глаз", который существует уже десять лет или даже больше. Это особые свойства, уникальные для Сатурна, и они показывают нам, насколько экстремальной может быть погода".
Кроме того, ученые не знают точно, сколько времени требуется Сатурну, чтобы совершить один оборот вокруг своей оси (т.е. продолжительность сатурнианских суток), и почему магнитные полюса планеты выровнены относительно оси вращения - это единственная известная планета с таким выравниванием. Размер ядра Сатурна и внутреннее строение планеты также практически неизвестны.
13 лет пребывания "Кассини" на орбите Сатурна стали первой возможностью изучать эту бурную планету вблизи в течение многих лет подряд, и космический аппарат открыл новые тайны Сатурна. Хотя один сатурнианский год длится почти 30 земных лет, Кассини находился на орбите по крайней мере часть трех сатурнианских сезонов, в течение которых планета менялась, а вместе с ней и наши знания об этом гигантском мире. В результате многолетнего пристального изучения Сатурна с помощью "Кассини" мы получили бесчисленные изображения и другие данные об этой сюрреалистической планете и ее кольцах и лунах.
Эти изображения служат всего лишь коллективным портретом или снимком Сатурна, но в этом постоянно меняющемся мире всегда найдется, на что посмотреть.
Название главы Изображение:
Ringworld Ожидание
Мирная красота Сатурна приглашает космический аппарат "Кассини" рассмотреть его поближе на этом снимке, сделанном в естественном цвете во время сближения аппарата с планетой. К этому моменту Сатурн был уже достаточно большим, чтобы сделать два снимка узкоугольной камерой для получения сквозного изображения планеты, ее тонких колец и нескольких ледяных лун. Композиция полностью состоит из этих двух изображений. Луны, видимые на этой мозаике: Эпиметей (72 мили, 116 километров в поперечнике), Пандора (52 мили, 84 километра в поперечнике) и Мимас (247 миль, 398 километров в поперечнике) слева от Сатурна; Прометей (63 мили, 102 километра в поперечнике), Янус (113 миль, 181 километр в поперечнике) и Энцелад (310 миль, 499 километров в поперечнике) справа от Сатурна. Изображение: NASA/JPL-Caltech/Space Science Institute