Учёные обнаружили, что ледяная луна Сатурна — Энцелад выбрасывает «гигантский шлейф» водяного пара далеко в космос, причём в выбросах содержится немало химических ингредиентов, пригодных для формирования живых организмов. Обнаружить необычную находку помог телескоп «Джеймс Уэбб».

Энцелад, иллюстрация. Источник изображения: NASA/JPL-Caltech.

Известно, что телескоп снял выброс ещё в ноябре 2022 года — результаты продемонстрировали на конференции в т.н. Научном институте космического телескопа в Балтиморе 17 мая. По мнению учёных, выброс действительно «колоссальный». Исследователям не впервые удалось увидеть, как Энцелад выбрасывает воду, но технические возможности нового телескопа позволяют увидеть, что струи пара уходят в космос намного дальше, чем считалось ранее, фактически — во много раз дальше, чем диаметр самого Энцелада, составляющий 504 км.

Впервые о водяных выбросах луны Сатурна узнали ещё в 2005 году, когда космический аппарат NASA — Cassini запечатлел ледяные частицы, вылетающие из разломов в поверхности спутника планеты. Считается, что выбросы столь мощны, что из отдаваемого луной материала сформировано одно из колец Сатурна. Как показал анализ, подобные струи содержат метан, углекислый газ и аммиак — органические молекулы, части которых являются необходимыми элементами для возникновения жизни. Допускается даже, что источником некоторых из этих газов служит сама жизнь. В частности, метан может быть одним из продуктов её деятельности глубоко под ледяной поверхностью Энцелада.

Ещё одним необходимым элементом считается вода. Хотя Энцелад полностью покрыт толстым слоем льда, исследования вращения луны свидетельствуют о том, что под поверхностью может находиться целый океан жидкой воды. Учёные считают, что источником обнаруженных Cassini и «Джеймсом Уэббом» выбросов могут служить гидротермальные жерла на океанском дне — об этом косвенно свидетельствуют обнаруженные в снятых шлейфах частицы кремнезёма — обычно составляющего кору планет.

Учёные NASA обсуждают миссии к Энцеладу для поиска возможных следов жизни. Ожидается, что орбитальный модуль Enceladus Orbilander будет находиться на орбите луны около полугода, пролетая буквально сквозь шлейфы для сбора образцов. После этого космический аппарат превратится в модуль для посадки на поверхность самого спутника Сатурна. Ожидается, что Orbilander оснастят инструментами для анализа захваченных молекул, например, кроме микроскопа, аппарат оснастят даже секвенатором ДНК. Кроме того, дистанционно сканировать поверхность спутника будут камеры, радиозонды и лазеры.

Дополнительно предлагается отправить под ледяную поверхность Энцелада робота-змею — Exobiology Extant Life Surveyor может получить камеры и лидар для навигации в неизвестной среде у океанского дна.

Три недавних исследования учёных из Исследовательского центра Эймса агентства NASA были основаны на данных, полученных во время миссии NASA «Кассини». В ходе исследований были получены доказательства того, что кольца Сатурна достаточно молоды, и несмотря на это в скором времени они могут исчезнуть.

Источник изображений: NASA

В первом исследовании рассматривается масса колец, их «чистота», скорость добавления с них новых частиц и то, как это влияет на изменение колец во времени. Сложив эти элементы вместе, можно получить более полное представление о том, как долго они существуют и сколько времени им осталось. Кольца почти полностью состоят из чистого льда. Несколько процентов их массы составляет неледяное «загрязнение», исходящее от притягиваемых Сатурном микрометеороидов, таких как фрагменты астероидов размером меньше песчинки. Анализ также показывает, что микрометеороиды прибывают в кольца не так быстро, как предполагали учёные. По уровню загрязнения можно сделать вывод, что кольца подвергались постоянной бомбардировке различными космическими песчинками на протяжении не более чем нескольких сотен миллионов лет. Таков и их возраст, хотя самому Сатурну, как и Солнечной системе, уже 4,6 млрд лет. Возможно, во времена динозавров колец у Сатурна ещё не было.

Авторы второго исследования выявили две вещи, которые в значительной степени игнорировались в прочих исследованиях, и подтвердили выводы исследования выше. В частности, они изучали физику, определяющую долгосрочную эволюцию колец, и обнаружили, что двумя важными элементами являются бомбардировка микрометеороидами и то, как обломки от этих столкновений распределяются внутри колец. Приняв во внимание эти факторы, исследователи сделали вывод о том, что кольца могли достичь своей нынешней массы всего за несколько сотен миллионов лет. Результаты также позволяют предположить, что их молодой возраст связан с причиной их появления — момент, когда нестабильные гравитационные силы в системе Сатурна разрушили некоторые из его ледяных лун.

«Идея о том, что культовые кольца Сатурна могут быть относительно недавней особенностью нашей Солнечной системы, была спорной, но наши новые результаты завершают тройку измерений "Кассини", которые делают этот вывод наиболее вероятным» — сказал Джефф Куцци (Jeff Cuzzi), исследователь из Эймса и соавтор одной из последних работ.

Миссия «Кассини» обнаружила, что кольца быстро теряют массу, поскольку материал из самых внутренних областей падает на планету. В третьей работе впервые даётся количественная оценка того, как быстро материал колец дрейфует в этом направлении, и метеороиды в этом играют не последнюю роль. Их столкновения с существующими частицами кольца и то, как образующиеся обломки выбрасываются наружу, создают своего рода конвейер, несущий материал кольца в направлении Сатурна. Рассчитав, что все эти толчки частиц означают для их окончательного исчезновения в планете, исследователи пришли к выводу, что он может потерять свои кольца в ближайшие несколько сотен миллионов лет.

«Я думаю, что эти результаты говорят нам о том, что постоянная бомбардировка всем этим инородным мусором не только загрязняет планетарные кольца, но и со временем должна привести к их разрушению, — сказал Пол Эстрада (Paul Estrada), исследователь из Эймса и соавтор всех трех исследований. — Вполне вероятно, что тонкие и тёмные кольца Урана и Нептуна являются результатом этого процесса».

»

С 4 мая сайт Центра малых планет Международного астрономического союза начал активно публиковать подтверждения открытий спутников Сатурна. К настоящему моменту число новых объектов превысило 28 — в результате Сатурн обошёл Юпитер и завоевал звание планеты с самым большим числом спутников в Солнечной системе.

Источник изображения: wikipedia.org

Череда открытий связана с деятельностью поисковой программы Университета Британской Колумбии (Канада) в 2019–2021 годах. В качестве основного инструмента использовался наземный телескоп CFHT. Перед открытиями учёные предсказали, что в окрестностях планеты может находиться крупная популяция нерегулярных спутников — тех, чьё движение отличается от общих правил.

Считается, что нерегулярные спутники формируются не из той же части протопланетного диска, что сама протопланета, а захватываются извне её гравитационным полем. Из-за этого орбиты нерегулярных спутников имеют более вытянутую форму и больший наклон по отношению к Сатурну. Исходя из характеристик орбит, новые спутники были причислены к инуитской и скандинавской группам, а диаметры их невелики — от 2 до 5 км. При этом учёные отметили, что вокруг планеты также могут вращаться несколько тысяч более мелких объектов с диаметром менее 1 км. Для сравнения, самым крупным её спутником является Титан с диаметром 5149 км.

Новым спутникам Сатурна присвоены следующие имена: S/2019 S 13, S/2020 S 6, S/2019 S 12, S/2006 S 14, S/2019 S 11, S/2004 S 47, S/2019 S 10, S/2004 S 46, S/2019 S 9, S/2019 S 8, S/2019 S 7, S/2006 S 13, S/2019 S 6, S/2006 S 12, S/2006 S 11, S/2004 S 45, S/2004 S 44, S/2004 S 43, S/2019 S 5, S/2006 S 10, S/2004 S 42, S/2007 S 6, S/2020 S 5, S/2020 S 4, S/2004 S 41, S/2019 S 4, S/2020 S 3, S/2007 S 5.

По итогам пополнения Сатурн стал планетой с самым большим числом спутников в Солнечной системе — теперь у него их 118. А Юпитер, прежний лидер, спустился на второе место со своими 92 спутниками.

Поверхности спутников, вращающихся вокруг газовых гигантов Юпитера и Сатурна, могли сгладиться из-за лунотрясений, считает группа американских учёных. А на Энцеладе глыбы льда при тектонической активности могут выбрасываться прямо в космос.

Горные хребты Ганимеда могли сформировать лунотрясения. Источник изображения: nasa.gov

Астрономам уже давно известно, что некоторые спутники, вращающиеся вокруг Юпитера и Сатурна, соответственно самой большой и второй по величине планет Солнечной системы, являются геологически активными. Это результат колоссального гравитационного влияния планет — оно вызывает лунотрясения, из-за которых ледяные поверхности спутников и их кора растрескиваются. Лунотрясения могут также вызывать оползни, утверждают американские учёные, в результате чего поверхность спутников выравнивается.

Примечательной особенностью ландшафтов спутников Юпитера Европы и Ганимеда, а также спутника Сатурна Энцелада являются крутые горные хребты, окружённые относительно гладкими участками. Традиционно предполагалось, что такая картина является результатом воздействия жидкости, выбрасываемой ледяными вулканами, хотя механизмы их действия на этих холодных лунах во многом продолжают оставаться загадкой. Новая гипотеза американских учёных объясняет эти особенности ландшафта без присутствия жидкостей.

К неожиданным выводам учёные пришли, попытавшись оценить размеры этих хребтов: предполагается, что с одной стороны у них крутые склоны, а с другой — так называемые уступы тектонических разломов. Исследователи сопоставили свои измерения с сейсмическими моделями, чтобы оценить силу лунотрясений на этих спутниках. Как оказалось, их достаточно, чтобы подбрасывать обломки, которые затем скатываются по склону, постепенно выравнивая ландшафт спутников.

Предположения учёных может подтвердить миссия Europa Clipper — аппарат отправится к спутнику Юпитера в 2024 году. Межпланетная станция выйдет на орбиту Юпитера и совершит примерно 50 облётов Европы, делая снимки и собирая прочие данные при помощи набора из девяти инструментов. Она поможет учёным определить, есть ли под ледяной оболочкой луны жидкой океан и условия, необходимые для поддержания материи в жидком состоянии.

Авторы исследования отметили, что наиболее удивительно было обнаружить признаки тектонической активности на Энцеладе — поверхность этого спутника Сатурна составляет всего 3 % от поверхности Европы и 1/650 от земной. Но лунотрясения здесь могут оказаться достаточно мощными, чтобы выбрасывать ледяные обломки с поверхности прямо в космос — прямо как мокрая собака, которая пытается отряхнуться.