20 лет в космосе. Главные открытия зонда «Кассини»
14 августа «Кассини» совершил первый подлет к Сатурну из пяти запланированных, приблизившись к нему на рекордно близкое расстояние в 1600 км, чтобы собрать данные о химическом составе планеты. Через месяц космический аппарат, исчерпавший свой ресурс, сгорит в атмосфере планеты, как метеор. Какие открытия совершил зонд за два десятилетия и что он должен успеть сделать в последний месяц своей жизни, рассказывает «Футурист».
1. Кольца Юпитера – неровные
Автоматическая станция «Кассини-Гюйгенс», состоящая из зонда «Гюйгенс» и орбитального аппарата «Кассини», отправилась к Сатурну 15 октября 1997 года. По пути аппарат подлетел к Юпитеру, чтобы совершить гравитационный маневр, и провел ряд научных измерений. «Кассини» отправил на Землю 26 тыс. фотографий планеты и ее спутников. Одним из главных открытий на Юпитере стал состав колец планеты: зонд обнаружил, что они имеют неправильную форму и, вероятно, состоят из пыли микрометеоритов.
2. Эйнштейн был прав
В 2003 году итальянские астрофизики с помощью «Кассини» подтвердили предсказания общей теории относительности Эйнштейна с точностью, которая примерно в 50 раз превосходила предыдущие измерения. Бруно Бертотти из Университета Павии и его коллеги из Рима и Болоньи воспользовались случайным выравниванием Земли, Солнца и «Кассини» и измерили, как радиоволны, посылаемые с Земли на зонд и обратно, были отклонены Солнцем.
В общей теории относительности ткань пространства-времени изогнута большими массами. Эта кривизна отклоняет и задерживает любые фотоны, проходящие вблизи массивных тел, таких как Солнце. Ученые планировали повторить измерения с более высокой точностью, чтобы проверить отклонения от общей теории относительности, которые предсказаны некоторыми космологическими теориями. Однако их последующий эксперимент сорвался из-за неисправности «Кассини».
3. Лед на Фебе
В 2004 году «Кассини» изучил спутник Феба. Из-за особенностей движения небесного тела, у зонда была всего одна попытка приблизиться к нему. Этот спутник не похож на обычный астероид: он скорее напоминает объекты из пояса Койпера. Поверхность Фебы очень темная, на ее фоне выделяются светлые кратеры. Предполагается, что на их дне – водяной лед.
4. Семь новых спутников Сатурна
S/2009 S 1 – самый маленький из известных спутников Сатурна и самый близкий к нему: на фотографии он виден как яркая точка с длинной тенью на фоне колец
В 2004 году «Кассини» подлетел к Сатурну. Там он обнаружил семь новых лун – в том числе и Паллену, которую до этого сфотографировал «Вояджер-2», но чью орбиту долгое время не могли определить из-за того, что она была только на одном фото. Эти спутники очень малы, поэтому они не сразу получили имена. Один из них, Дафнис, стал вторым спутником после Пана, чья орбита лежит внутри колец Сатурна.
5. Возможность жизни на Титане
В 2005 году зонд «Гюйгенс» сел на поверхности спутника Титан в области Ксанаду и стал первым объектом, приземлившимся во внешней Солнечной системе. Входя в атмосферу спутника, аппарат сделал множество проб и выяснил, что температура и давление резко меняются на разных высотах. Неожиданностью для ученых стал мертвый штиль на высоте 80 км: там нет ни ветров, ни турбулентности. Также оказалось, что Титан полностью окутан желтой метановой дымкой, хотя считалось, что она присутствует только на больших высотах, а нижние слои атмосферы прозрачны. Гюйгенс» отправил на Землю 700 фотографий, но из-за технических проблем дошло только 350.
Но самое главное, что показал 2-часовой и 27-минутный спуск зонда: Титан был удивительно подобен Земле до того, как на ней эволюционировала жизнь. Его поверхность покрыта озерами и морями из жидкого метана и этана, испещрена эрозионными и дренажными каналами, а в небе парят метановые облака. В атмосфере Титана «Гюйгенс» обнаружил бульон из сложных углеводородов – в их числе бензол. Именно они формируют дымку, окутывающую Титан. Ближе к поверхности метан, этан и другие органические вещества конденсируются и падают на поверхность, где вероятна другая пребиотическая химия.
Единственное крупное отличие Титана от ранней Земли – отсутствие в атмосфере паров воды. Ученые, проанализировав данные «Кассини» предположили, что под поверхностью Титана скрывается океан из жидкой воды, однако она настолько соленая, что возможность формирования там жизни практически исключена. И все же исследователи не сдаются и разрабатывают гипотезы, согласно которым жизнь возможна и в метане: обитатели Титана могли бы дышать водородом и питаться ацетиленом.
6. Энцелад – еще один потенциально обитаемый объект
В 2005 году «Кассини» начал изучать Энцелад. Зонд пролетел гейзерный шлейф в южной полярной области спутника и обнаружил, что тот богат водой. Из-за этой находки команда «Кассини» решила перекроить планы. Поиск жизни внезапно распространился на эту маленькую яркую луну. Открытие признаков подземного океана из жидкой воды делает Энцелад одним из самых захватывающих направлений для изучения в Солнечной системе. В 2011 году учёные NASA заявили, что Энцелад — «наиболее пригодное для такой жизни, какую мы знаем, место в Солнечной системе за пределами Земли». Предполагается, что подобные ледяные фонтаны сформировали ледяное кольцо Е.
7. Гигантский гексагон
Проводя исследования в инфракрасном диапазоне, «Кассини» обнаружил гигантский шестиугольный вихрь на северном полюсе Сатурна. Этот атмосферный феномен заметили еще «Вояджеры», однако из-за низкого качества фотографий серьезного изучения шестиугольника не последовало. Но кадры, сделанные «Кассини», возродили интерес к этому атмосферному явлению: ведь они позволяли рассмотреть внутреннюю структуру гексагона. Запечатлеть шестиугольник в видимом диапазоне зонд смог только после равноденствия, наступившего в августе 2009 г. Судя по всему, это образование довольно устойчиво. Причины возникновения вихря по-прежнему не ясны.
Воронка урагана в видимом диапазоне (псевдоцветное изображение)
В 2013 году ученые получили детальные изображения центральной области урагана – «глаза», в котором, как и в земных ураганах, практически нет облаков. Скорость ветра в стене глаза более чем в четыре раза выше, чем скорость ураганных ветров на Земле.
8. Образования в кольцах Сатурна
В 2005 году «Кассини» запечатлел странные вертикальные структуры на краях колец Сатурна, напоминающие спицы в колесе. Впервые их обнаружили еще в 1977 году при помощи наземных наблюдений, затем их существование подтвердили «Вояджеры». Механизм образования «спиц» до сих пор не ясен.
А в 2014 году «Кассини» зафиксировал образование на внешнем краю одного из самых активных и хаотических колец Сатурна (F). По предположениям ученых, зонд мог стать свидетелем рождения новой луны.
9. Крупные ураганы
В конце 2010 года относительно спокойная атмосфера Сатурна разразилась бурей гигантских масштабов. В течение нескольких месяцев она опутала планету кружащейся лентой. «Кассини» зафиксировал молекулы, никогда ранее не наблюдавшиеся в верхних слоях атмосферы Сатурна. Буря утихла спустя год, вскоре после того, как ее «голова» столкнулась с «хвостом».
10. "Великий финал"
В качестве заключительной фазы своего «Великого финала» зонд начал серию подлетов к Сатурну. Текущая орбита «Кассини» пролегает высоко над полюсами и между внутренним кольцом и верхними слоями атмосферы. С каждым разом аппарат будет все глубже и глубже погружаться в атмосферу планеты. 14 августа «Кассини» совершил первый подлет к Сатурну из пяти запланированных и собрал первые пробы атмосферы. Косвенные измерения составляющих атмосферы Сатурна, колец и магнитосферы были сделаны ранее. Однако во время «Великого финала» зонд сможет непосредственно изучить газы, вытекающие из верхних слоев атмосферы в космос, что даст возможность понять ее состав. Команда зонда боялась, что у верхних слоев атмосферы «Кассини» столкнется с пылевыми частицами, которые уничтожат аппарат раньше времени. Однако измерения «Кассини» показали, что пылевых частиц в промежутке между кольцами и атмосферой удивительно мало – и это стало загадкой для исследователей.
Кроме того, ученые все еще надеются вычислить точную длину дня Сатурна. Для этого им необходимо измерить смещение между осью вращения и осью магнитного полюса. Однако последние наблюдения зонда демонстрируют , что эти две функции практически на 100% выровнены. Ученые надеются, что вблизи планеты «Кассини» сможет определить наклон полюса магнитного поля.
11 сентября «Кассини» попрощается с Титаном в гравитационном маневре, который изменит траекторию движения зонда – и полетит навстречу своей гибели. 15 сентября легендарный аппарат сгорит в атмосфере Сатурна.
Комментарии