07 марта 2008, 18:27 Наука Размер текста А А А

У спутника Сатурна есть свои спутники и кольца

У спутника Сатурна Реи найдена собственная система колец

Артём Тунцов Ничего подобного астрономы ещё не знали. Если верить приборам аппарата Cassini, у Реи – спутника окольцованной планеты Сатурн – есть собственная система колец. И выглядит она так, как будто у Реи есть и несколько крупных собственных спутников. Впрочем, непосредственно увидеть ни то, ни другое, пока не удалось.

Кольца Сатурна были открыты в XVII веке, вскоре после изобретения телескопа и долгое время считались уникальной особенностью шестой и последней, на тот момент, планеты Солнечной системы. Лишь в 1960 году профессор Киевского университета Сергей Всехсвятский высказал предположение, что кольцо есть у Юпитера, однако подтвердилось оно только в 1979 году, когда мимо крупнейшей планеты пролетал космический аппарат Voyager 1. Позднее кольца были открыты и у двух других планет-гигантов – Урана и Нептуна.

Открытие колец Урана – особенный случай. Их впервые заметили как раз не с космического аппарата, а с Земли, хотя и с борта самолёта. Изучая покрытие звезды планетой в 1977 году, учёные увидели резкие провалы в кривой блеска, симметрично окаймлявшие главный минимум блеска, во время которого звезда скрылась за твёрдым телом Урана. Астрономы поняли, что таким образом в кривой блеска оставили след тонкие кольца камней и льда, окружающие планету.

Открытие кольца Реи чем-то напоминает работу 1977 года. Только в этом случае кольца перекрывают не свет, а электрический ток в радиационных поясах Сатурна.

Рея Спутник Сатурна Рея был открыт итальянским астрономом Джованни Доменико Кассини в 1672 году. Это второй по размеру спутник Сатурна и девятый по размеру спутник планеты Солнечной системы.

Большая полуось орбиты спутника – 527 тысяч километров, период обращения вокруг Сатурна – 4,52 суток. Орбита спутника проходит под углом 0,345o к плоскости экватора Сатурна внутри радиационных поясов планеты.

Средний диаметр спутника составляет 1530 км, температура – около -200oC, вращение синхронизировано с обращением вокруг Сатурна. Состоит, по-видимому, преимущественно из водного льда. Средняя плотность тела около 1,23 г/см3, альбедо составляет почти 95%.

Обрабатывая данные, полученные при пролёте космического аппарата Cassini мимо спутника Сатурна Рея в 2005 году, международная команда учёных наткнулась на совершенно непонятный феномен. Поток высокоэнергичных электронов при приближении к Рее начал падать совсем не так, как это происходит у всех других спутников. Вместо резкой «тени», которую отбрасывают Титан, Тефия и другие обращающиеся вокруг Сатурна тела, астрономы заметили плавное падение потока.

Одновременно другая аппаратура зафиксировала значительное количество пылевых частичек размером более одного микрона. Наличие такой пыли неизбежно, поскольку спутник всё время бомбардируют микрометеориты, выбивая с поверхности пыль и мелкие кусочки льда. Однако в случае с Реей плотность этой пыли была особенно велика, что сразу насторожило учёных.

Как оказалось, большое количество пыли – не самое интересное. Cassini пролетал строго перпендикулярно к направлению движения Реи и большей части электронов и чуть южнее его экватора. Примерно за две минуты до захода в область тени поток электронов резко и очень ненадолго упал в несколько раз. Такие же резкие падения повторились ещё через 20 и 50 секунд после первого, а самое главное –

когда космический аппарат вышел из электронной тени Реи, произошли ещё три сброса, расположенные строго симметрично относительно первого.

По словам ведущего автора работы Герэйнта Джоунса из Университетского колледжа Лондона, симметричность расположения этих минимумов заставила учёных поверить, что перед ними – первая известная науке система колец у спутника планеты; ничего подобного прежде не наблюдалось. Статья учёных опубликована в последнем номере журнала Science.

close 100%

Зависимость потока электронов в одном из энергетических фильтров а фоне траектории пролта космического аппарата Cassini мимо Реи 26 ноября 2005 года. Цифрами обозначены: 1 – направление набегающего потока электронов, 2 – направление движения Cassini, 3 – следы от «колец» на графике электронного потока, 4 – Рея, 5 – поверхность Хилла нулевой скорости.
// MPS/MSSL-UCL/Science

И это ещё не все сюрпризы. Судя по кривой зависимости потока электронов от времени, кольца оказались очень узкими – не более десятка километров в ширину. Оценить толщину колец сложно, однако она наверняка гораздо меньше и измеряется в метрах. У планет за образование таких узких колец всегда отвечают спутники – так называемые спутники-пастухи, своим притяжением сгоняющие пыль и глыбы камней и льда в узкие зоны, где им не угрожает разрушение приливными силами спутника. Кроме того, сами спутники часто являются и источникам материала для колец.

Учёные полагают, что примерно также образуются и узкие кольца вокруг Реи, а значит это небесное тело – первый известный человечеству спутник планеты, у которого есть своя система естественных спутников!

Система колец Реи Если кольца существуют и являются круглыми, их радиус должен составить примерно 2700, 2900 и 3200 километров. Центры «теней» в электронном потоке, отбрасываемая кольцами на траекторию движения аппарата Cassini относительно Реи пришлись на отметки -1991 км, -1784 км, -1615 км и +1615 км, +1841 км и +2077 км.

Происхождение колец остаётся загадкой. По расчётам учёных, они должны состоять из достаточно крупных камней или льдин размерами от сантиметров до нескольких метров. Пыль сама по себе не могла бы так хорошо перекрывать поток электронов. Скорее всего, это вещество было когда-то выброшено с поверхности самой Реи при столкновении с достаточно крупным телом, и с тех пор удерживается её притяжением. И кольца, и большая часть избыточной пыли находятся внутри так называемой поверхности нулевой скорости, или внутренней поверхности Хилла, в пределах которой частицы, на которые действуют лишь силы тяготения Реи и Сатурна, могут сколь угодно долго оставаться в окрестности Реи.

Тем не менее, коллеги Джоунса сомневаются в реальности такого сценария, и ещё более – в устойчивости всей системы. По их мнению, такие кольца возможны, но слишком маловероятны. Хотя поверхности Хилла точно описывают систему из двух точечных тел, в реальности Сатурн громаден, а вокруг него движется огромное число различных спутников; кроме того, на частицы кольца и пылевой оболочки должны действовать и другие силы – например, электромагнитные, ведь орбита Реи проходит внутри радиационных поясов планеты. Сохранить в таких условиях материал в кольцах в течении долгого времени кажется очень сложным.

А главный аргумент против наличия на орбите вокруг окольцованной планеты окольцованного спутника со своими спутниками остаётся то обстоятельство, что увидеть ни то, ни другое, до сих пор не удалось.

Как заметил Джозеф Бёрнс из Корнельского университета в комментарии к работе Джоунса и его коллег, количество пыли и более крупных обломков, которое может присутствовать вокруг Реи, очень сильно ограничено оптическими приборами того же самого Cassini. Булыжники можно было бы заметить по отражённому ими свету, указывает Бёрнс, а пыль – по рассеянию солнечных лучей, из-за которого спутник со стороны казался бы окружён едва заметным сиянием. Ничего подобного Cassini, неоднократно фотографировавший Рею, не видел.

В любом случае, никаких других объяснений измерениям электронного потока, кроме колец, пока нет. Так что, каким бы неправдоподобным ни было это объяснение, пока оно остаётся единственным.