Все мы знаем, чем славится планета Сатурн. Это его величественные кольца. Но это далеко не все чудеса системы этого газового гиганта. Есть еще спутники Сатурна, которые вызывают множество вопросов у астрономов. Всего их у планеты на настоящий момент (обновлено 08.11.2021) насчитывается 82 штуки. Среди них, конечно, выделяется Титан. Это гигантский ледяной мир, который даже больше нашей Луны. Он известен своей плотной туманной атмосферой и метановыми морями. Еще есть Энцелад. Это яркий белый ледяной шар с океаном из жидкой воды, который непрерывно извергается в виде водяных струй сквозь трещины возле южного полюса…
У современных ученых уже есть много интересных данных об этих и других спутниках Сатурна. Однако остается еще много нерешенных вопросов, касающихся природы этих объектов.
5 загадок, которые имеют спутники Сатурна
1. Сколько им лет?
Многие спутники планет образовались в то же время, что и остальная часть Солнечной системы. Это случилось более 4 миллиардов лет назад. Крупные спутники Сатурна подтверждают правильность этой теории обширными кратерами, покрывающими их поверхности.
Однако результаты недавно проведенного моделирования показывают, что некоторые спутники Сатурна могут быть моложе, чем остальные. Им, возможно, не более 100 миллионов лет. Или даже меньше.
Один из способов, которым ученые могут определить возраст спутников Сатурна, – это оценить, насколько близко они вращаются вокруг своей планеты. Гравитационное взаимодействие между планетами и их спутниками медленно изменяет орбиты последних. И они постепенно удаляются в космос. Этот процесс происходит очень медленно. Недавнее исследование показывает, что если бы спутники Сатурна были столь же стары, как Солнечная система, то те из них, которые находятся близко к кольцам, находились бы сейчас гораздо дальше от Сатурна. Этот вывод вступает в противоречие с кажущимся возрастом спутников, и их сильно покрытыми кратерами поверхностями. И это обстоятельство рождает новые гипотезы, пытающиеся объяснить историю системы Сатурна.
2. Образовались ли спутники Сатурна одновременно?
Ученые так не думают. На самом деле, на внешнем краю колец Сатурна до сих пор формируются подобные объекты. Некоторые спутники Сатурна, в том числе его самый маленький и самый внутренний крупный спутник – Мимас, могли образоваться из того же материала, из которого сделаны его знаменитые кольца. Материал этих колец может включать остатки комет и астероидов, которые распались в районе Сатурна. Или, может быть, это осколки самых первых спутников, которые рассыпались на куски после столкновения друг с другом. Еще одна теория говорит о том, что планеты Солнечной системы изменили свое местоположение примерно через миллиард лет после того, как Солнечная система сформировалась. И это привело к изменениям положения и количества малых тел на орбитах вокруг них.
Также не исключено, что некоторые спутники были просто захвачены Сатурном. Пятнистая Феба, вероятно, прилетела к Сатурну издалека. И была захвачена гравитацией гиганта. Ученые имеют такое мнение потому, что Феба состоит из материала, найденного в самых дальних уголках Солнечной системы. Далеко за пределами орбиты Сатурна. Этот спутник находится намного дальше от Сатурна, чем большинство других. И он вращается вокруг планеты в противоположном направлении – на так называемой ретроградной орбите. Что нехарактерно для большинства других спутников. Сатурн, в принципе, имеет довольно много маленьких внешних лун на ретроградных орбитах, которые наклонены относительно экватора планеты. Это является явным признаком того, что все они, вероятно, являются захваченными объектами. И их родословная получила начало не в этом месте.
3. Почему у Сатурна меньше больших спутников, чем у Юпитера?
Юпитер – это газовый гигант, который даже больше, чем Сатурн. Он имеет четыре больших спутника (из 79, известных на 2019 год). Это «Галилеевы спутники». Группа, названная в честь астронома Галилея, который впервые обнаружил их в начале 1600-х годов. Они носят имена Ио, Европа, Ганимед и Каллисто. У Сатурна есть только один спутник в этой категории: Титан. Ученые не знают, почему большие спутники Юпитера остались нетронутыми. В то время как большая часть спутников Сатурна, похоже, была уничтожена гравитацией и столкновениями с Сатурном. Одна из гипотез гласит – поскольку большие спутники Юпитера находятся на орбитах более удаленных от планеты, у них было меньше шансов быть разорванными ее гравитацией.
4. Почему у одних спутников есть жидкие океаны, а у других нет?
Вот здесь возраст спутников может иметь значение. Благодаря космическому аппарату НАСА «Кассини», который изучал Сатурн и его спутники в течение десятилетия, ученые установили, что у Энцелада, Титана и, возможно, Дионы есть океаны с жидкой водой. Но почему их нет у Мимаса? Ведь он гораздо ближе к Сатурну, чем Энцелад? И поэтому более восприимчив к гравитационному взаимодействию между этими двумя телами. В результате этого процесса может генерироваться достаточно много тепла, чтобы поддерживать жидкий океан внутри Мимаса. Однако Мимас относительно молод. Это могло бы объяснить, почему он лишен воды.
Мимас может иметь возраст меньше 1 миллиарда лет. И он образовался, вероятно, из рыхлого материала в кольцах Сатурна. К тому времени, когда Мимас сформировался, прошли уже миллиарды лет с момента рождения Солнечной системы. И его составляющие уже потеряли к тому времени все свое радиоактивное тепло (производимое ядерным распадом некоторых химических элементов в породах). Без внутреннего радиоактивного тепла холодное тело Мимаса уже не могло образовать внутри себя океан с жидкой водой. Хотя льда там может быть достаточно много. Тем не менее есть некоторые доказательства, что жидкий океан на Мимасе все же возможен. Зонд Кассини обнаружил, что этот маленький спутник качается, когда вращается вокруг своей оси. Эта загадка может быть объяснена либо твердым ядром неправильной формы, либо океаном, плещущимся под его ледяной поверхностью.
5. Океаны спутников Сатурна похожи на земные?
Океан Энцелада соленый. Как и океан Земли. Соленость говорит о том, что вода может химически взаимодействовать с каменистым ядром. Это увеличивает вероятность того, что океан может быть пригоден для простой жизни. Подобный тип взаимодействия на нашей планете обеспечивает энергию и питательные вещества для животных, которые живут на темном морском дне, в километрах ниже поверхности океана. Может ли то же самое происходить на Энцеладе? Почему бы и нет. У Титана тоже есть океан с жидкой водой. Но ученые пока не знают, взаимодействует ли как-то с каменистым ядром или льдом на его поверхности.