Кассини - самый сложный космический зонд из когда-либо созданных. Запущенный в 1997 году в качестве совместной миссии НАСА / Европейского космического агентства, поездка на Сатурн заняла семь лет. С тех пор он вращается вокруг шестой планеты от Солнца, возвращая данные огромной научной ценности и изображения великолепной красоты.
Связанный контент
- Как и когда Сатурн получил эти великолепные кольца?
Теперь Кассини начинает одну последнюю кампанию. Названный Grand Finale, он закончится 15 сентября 2017 года, когда зонд погрузится в атмосферу Сатурна, где он сгорит. Хотя Сатурн посещали три космических корабля в 1970-х и 1980-х годах, я и мои коллеги-ученые не могли себе представить, что космический зонд Кассини обнаружит во время своего пребывания на кольцевой планете, когда он стартовал 20 лет назад.
Огромная буря, бьющая по лицу Сатурна. В то время, когда это изображение было сделано, через 12 недель после начала шторма, оно полностью охватило планету. (НАСА / JPL-Caltech / SSI, CC BY) Планета динамических изменений
Массивные бури периодически появляются в облачных вершинах Сатурна, известных как Большие Белые Пятна, наблюдаемые наземными телескопами. Кассини имеет место в первом ряду для этих событий. Мы обнаружили, что так же, как и земные грозы, эти грозы содержат молнию и град.
Кассини вращается вокруг Сатурна достаточно долго, чтобы наблюдать сезонные изменения, которые вызывают изменения в его погодных условиях, мало чем отличающиеся от времен года на Земле. Периодические штормы часто появляются в конце лета в северном полушарии Сатурна.
В 2010 году в течение северной весны в облачных вершинах Сатурна возник необычно ранний и интенсивный шторм. Это был такой огромный шторм, что он охватил всю планету и длился почти год. Лишь после того, как шторм съел собственный хвост, он в конце концов рассыпался и исчез. Изучение таких штормов и сравнение их с аналогичными событиями на других планетах (вспомним Великое красное пятно Юпитера) помогают ученым лучше понять характер погоды во всей Солнечной системе, даже здесь, на Земле.
Сделав сотни орбит вокруг Сатурна, Кассини также смог глубоко исследовать другие особенности, которые были обнаружены только с Земли или с более ранних зондов. Близкие столкновения с самой большой луной Сатурна, Титаном, позволили навигаторам использовать гравитацию луны, чтобы переориентировать орбиту зонда так, чтобы она могла качаться над полюсами Сатурна. Из-за сильного магнитного поля Сатурна, полюса являются домом для прекрасных сияний, как на Земле и на Юпитере.
Шестигранный вихрь Сатурна на северном полюсе Сатурна, известный как «шестиугольник». Это суперпозиция изображений, снятых разными фильтрами, с разными длинами волн света назначенных цветов. (НАСА / JPL-Caltech / SSI / Хэмптонский университет, CC BY) Кассини также подтвердил существование странного шестиугольника в виде полярного вихря, который впервые был замечен миссией Вояджер в 1981 году. Вихрь, масса вихревого газа, очень похожего на ураган, больше Земли и имеет максимальную скорость ветра 220 миль в час.
Дом десятки разнообразных миров
Кассини обнаружил, что у Сатурна на 45 лун больше, чем у 17 ранее известных, что в сумме составляет 62.
Самый большой, Титан, больше планеты Меркурий. Он обладает плотной, богатой азотом атмосферой с поверхностным давлением, в полтора раза превышающим атмосферное. Кассини смог исследовать облачный покров этой луны, обнаруживая реки, впадающие в озера и моря и пополняемые дождем. Но в этом случае жидкость - это не вода, а жидкий метан и этан.
Изображение в ложном цвете Ligeia Mare, второго по величине известного тела жидкости на луне Сатурна Титане. Он заполнен жидкими углеводородами. (НАСА / JPL-Caltech / ASI / Cornell, CC BY) Нельзя сказать, что воды там не много - но на Титане (с температурой поверхности -180 ℃) настолько холодно, что вода ведет себя как камень и песок. Несмотря на то, что в нем есть все составляющие жизни, Титан по сути является «замороженной Землей», попавшей в ловушку в тот момент времени, прежде чем жизнь сможет сформироваться.
Шестая по величине луна Сатурна, Энцелад, представляет собой ледяной мир диаметром около 300 миль. И для меня это место самого впечатляющего открытия Миссии.
Открытие началось смиренно, с любопытным всплеском показаний магнитного поля во время первого пролета Энцелада в 2004 году. Когда Кассини пролетел над южным полушарием Луны, он обнаружил странные колебания в магнитном поле Сатурна. Исходя из этого, команда магнитометров Кассини пришла к выводу, что Энцелад должен быть источником ионизированного газа.
Заинтригованные, они поручили навигаторам Cassini совершить еще более облет в 2005 году. К нашему изумлению, два прибора, предназначенных для определения состава газа, через который летит космический аппарат, плазменный спектрометр Cassini (CAPS) и ионная и нейтральная масса Спектрометр (INMS) определил, что Кассини неожиданно проходил сквозь облако ионизированной воды. Происходящие от ледяных трещин на южном полюсе Энцелада, эти водяные струи устремляются в космос со скоростью до 800 миль в час.
Я в команде, которая сделала положительную идентификацию воды, и я должен сказать, что это был самый волнующий момент в моей профессиональной карьере. Что касается лун Сатурна, все думали, что все действие будет на Титане. Никто не ожидал, что маленький, скромный Энцелад будет преподнесен сюрприз.
Геологическая активность, происходящая в реальном времени, довольно редко встречается в Солнечной системе. До Энцелада единственным известным активным миром за пределами Земли была луна Юпитера Ио, которая обладает извергающимися вулканами. Найти что-то похожее на Старого Верного на луне Сатурна было практически невозможно. Тот факт, что все началось с того, что кто-то заметил странное чтение данных магнитного поля, является прекрасным примером счастливой природы открытий.
Бассейн гейзера на южном полюсе Энцелада с его водяными перьями, освещенными рассеянным солнечным светом. (NASA / JPL-Caltech / Институт космических наук, CC BY) История об Энцеладе только становится более необычной. В 2009 году шлейфы были напрямую отображены впервые. Теперь мы знаем, что вода из Энцелада включает в себя самый большой компонент магнитосферы Сатурна (область пространства, контролируемая магнитным полем Сатурна), и перья ответственны за само существование обширного электронного кольца Сатурна, второго самого дальнего кольца планеты.
Что еще более удивительно, теперь мы знаем, что под корой Энцелада находится глобальный океан жидкой соленой воды и органических молекул, которые нагреваются гидротермальными жерлами на морском дне. Детальный анализ шлейфов показывает, что они содержат углеводороды. Все это указывает на возможность того, что Энцелад является океаническим миром, несущим жизнь прямо здесь, в нашей солнечной системе.
Когда Кассини погрузится в облачные вершины Сатурна в конце этого года, это станет концом одной из самых успешных миссий открытий, когда-либо начатых человечеством.
Ученые сейчас рассматривают целевые миссии на Титан, Энцелад или, возможно, оба. Одним из наиболее ценных уроков, которые можно извлечь из Кассини, является необходимость продолжения изучения. Столько, сколько мы узнали от первого космического корабля, достигшего Сатурна, ничто не подготовило нас к тому, что мы найдем с Кассини. Кто знает, что мы найдем дальше?
Эта статья была первоначально опубликована на разговор.
Дэн Рейзенфельд, профессор физики и астрономии, Университет Монтаны
