Горы и «спицы» на кольцах Сатурна

 

Мы уже отмечали, что при диаметре в сотни тысяч километров толщина дисков Сатурна достигает всего несколько десятков метров. И эти сведения считались устоявшимся фактом. Однако данные, которые астрономы получили с зонда «Кассини», эту точку зрения поколебали.

Оказалось, что некоторые участки колец вдруг утолщаются, в результате чего образуются довольно высокие горы. Например, одна из них имела высоту 4 километра.

Судя по всему, эти образования появляются в результате многочисленных столкновений осколков, входящих в состав колец. Данные о горных массивах колец были получены аппаратом в середине апреля 2009 года, когда на планете наблюдалось равноденствие – явление для Сатурна достаточно редкое, так как полный орбитальный оборот он совершает за 30 земных лет.

Во время этого явления, когда свет от Солнца падал на ребро колец, стали хорошо заметны все неровности на их поверхности. Их‑то аппарат «Кассини» и сфотографировал. А высоту гор астрономы определили по длине теней, ими отбрасываемых.

Обнаруженные гигантские «выпуклости» на плоской равнине колец среди астрономов вызвали настоящее смятение. Так, один из них по этому поводу сказал следующее: «Это как надеть 3D‑очки и внезапно обнаружить у картинки третье измерение. Это одно из самых важных открытий, сделанных за все время работы “Кассини”».

Еще один специалист, астроном Каролин Порко, заявила: «Мы считали, что плоскость колец имела в высоту не больше пары этажей, если сравнивать их с современными зданиями. На деле же она может достигать 3 километров – для нас это звучит, как воплотившаяся научная фантастика…»

 

 

Кольца Сатурна все время находятся в сфере внимания ученых

 

В ноябре 1980 года американская автоматическая межпланетная станция «Вояджер‑1» вошла в систему Сатурна и передала на Землю подробную информацию о самой планете, ее кольцах и спутниках.

Уже на первых фотографиях, полученных с «Вояджера‑1», было зафиксировано немало интересных фактов: вещество в щели Кассини, различный цвет колец, а также неодинаковая их яркость. Но больше всего заинтересовали ученых так называемые «спицы» – темные или светлые, вытянутые по радиусу, полосы из мелкой пыли в некоторых областях кольца В. Их длина примерно 3,5 тысячи километров, ширина – около 100 километров.

Кстати, в качестве уточнения следует отметить, что изображения «спиц» были найдены на некоторых зарисовках Сатурна, сделанных еще в позапрошлом веке. Но им тогда особого значения ученые не придали.

Следует отметить, что «спицы» – явление непостоянное. Они могут возникнуть и исчезнуть всего в течение нескольких часов. Анализ этих странных структур показал, что состоят они из заряженных частиц размером с микроскопическую пылинку.

В отношении же их происхождения выдвинуто несколько гипотез. Так, согласно одной из них, всему виной были метеориты: они попадали в кольца, вызывая электризацию частиц. Однако эта версия вряд ли может объяснить столь правильное расположение полос. Дело в том, что столкновение нескольких метеоритов с кольцами так, чтобы их следы могли сложиться в прямые линии, практически невозможно.

Согласно другой концепции, причиной появления «спиц» являются молнии, которые в свою очередь образуют мощные электронные пучки. Находящиеся в них свободные электроны проникают в кольца и выбивают из них мельчайшие частицы, которые имеют электрический заряд. Правда, откуда у этих «пылинок» заряд, ученые пока не знают. Впрочем, существуют предположения, что заряжаются они под влиянием атмосферы Сатурна или обладающего высокой энергией ультрафиолетового излучения Солнца.

Есть и более упрощенная гипотеза. Суть ее в том, что в результате взаимодействия мельчайших частиц, находящихся в кольцах, с электростатическими силами магнитного поля Сатурна, они (частицы) концентрируются в определенных местах или поднимаются над кольцами, образуя «спицы».

 

Тайны колец Сатурна

 

Множество теорий отнюдь не говорит о том, что «истина где‑то рядом». А теорий, которые пытаются объяснить происхождение колец Сатурна, и впрямь немало. Говорить обо всех версиях нет смысла, поэтому остановимся лишь на некоторых из них.

Но вначале следует отметить, что даже о времени появления колец взгляды ученых сильно разнятся. Так, согласно одной из существующих точек зрения, возникли они около 4 миллиардов лет назад в результате разрушения одного из спутников Сатурна при его столкновениях с многочисленными крупными метеоритами. Хотя вызвать разрушение спутника могло и столкновение с крупной кометой или гигантским астероидом.

«Родить» кольца могло и некое массивное чужеродное небесное тело, оказавшееся в сфере влияния планеты‑гиганта, которая своим мощными гравитационными силами буквально превратила его в обломки. Кстати, бреши в кольцах, которые могли оставить в них «пришельцы» из далеких миров, являются серьезным аргументом в пользу этой гипотезы.

Приверженцы другой гипотезы предполагают, что кольца сформировались из останков околопланетного облака. Из‑за непостоянства притяжения Сатурна в спутники превратилась лишь его внешняя область. В то же время в веществе внутренних районов из‑за быстрого и беспорядочного его движения происходили столкновения частиц и обломков, что в конце концов привело к полному его разрушению.

Впрочем, 4‑миллиардный возраст колец не все ученые признают. Дело в том, что материалы, собранные миссией «Вояджеров», привели некоторых астрономов к прямо‑таки невероятному выводу: кольцам Сатурна – 200 миллионов лет.

 

 

Помимо своего происхождения, кольца Сатурна хранят немало и других тайн

 

А судя по данным зонда «Кассини», отдельные кольца могли появиться независимо друг от друга, в различное время и в силу разных причин. Более того, некоторые самые «древние» кольца, как выяснилось, постоянно обновляются.

Кстати, кольца за время своего существования сделали уже триллион оборотов, то есть гораздо больше, чем спутники или планеты по своим орбитам. Суммарная масса ледяных колец Сатурна сравнима с весом его спутника Мимаса, масса которого почти 11 тысяч триллионов тонн, при радиусе около 200 километров.

И еще один вопрос, который связан с историей образования колец: почему они плоские? Оказывается, все просто. Плоская форма колец связана с разнонаправленным действием гравитационной и центробежной сил. Первая сжимает систему с обеих сторон, а вторая – мешает этому сжатию, правда, лишь поперек оси вращения. Воспрепятствовать же сжатию вдоль оси она не может.

Помимо своего происхождения, кольца Сатурна хранят немало и других тайн. Одну из них открыли американские астрономы. Оказалось, что пролетавшие недалеко от Сатурна «Вояджеры» установили весьма любопытное явление. Примерно через каждые 10 часов кольца отправляли в эфир короткие радиоимпульсы частотой от 20,4 кГц до 40,2 МГц. Эти странные позывные были названы Сатурнианскими электростатическими разрядами (СЭР). Казалось, таким образом Сатурн пытается наладить связь с другой планетой.

Когда эти данные стали достоянием пишущей братии, во многих газетах появились сенсационные сообщения о том, что в кольцах Сатурна находится как минимум орбитальная станция инопланетян, с помощью которой они пытаются установить контакт с землянами. Но, как показало будущее, встречи двух цивилизаций не произошло.

Записал странные звуки, исходящие от Северного и Южного полюсов Сатурна, и аппарат «Кассини». Причем таинственные сигналы он фиксировал в течение трех лет. Оказалось, что на некотором удалении от поверхности планеты находятся «точечные» радиоисточники, которые перемещаются в магнитном поле Сатурна и скапливаются у полюсов.

По мнению астрофизиков, эти звуки могут возникать во время взаимодействия заряженных частиц, которые попадают в атмо‑сферу планеты, а также при трении и разрушении кусочков льда при их столкновениях.

Согласно другому предположению, эти «звуки» издают метеориты, которые после падения на кольца сталкиваются с кусками льда и разбиваются. Процесс их столкновения и разрушения и сопровождается соответствующим «звучанием». Расчеты показали, что размеры частиц, обстреливающих кольца, колеблются от нескольких миллиметров до десятков сантиметров.

О том, что кольца Сатурна находятся под постоянным обстрелом метеоритов, ученые предполагали давно. Но никто не думал, что этот метеоритный дождь может иметь «голос».