Снегопад на спутнике Сатурна

На южном полюсе Энцелада, одного из многочисленных спутников Сатурна, фонтанируют мощные гейзеры, которые выбрасывают в космическое пространство частицы льда и водяные пары под высоким давлением. Таким образом гейзеры подпитывают так называемое «кольцо Е» в системе знаменитых колец вокруг этой газовой планеты. Теперь исследователи обнаружили, что частички льда выпадают также на самом спутнике в виде легкого снегопада на поверхности Энцелада.

В последнее время накопилось порядочно признаков наличия под ледяной коркой спутника настоящих океанов, наполненных водой в жидком состоянии. Астробиологам подледные океаны дают основание надеяться на существование на спутнике Сатурна внеземной жизни. А теперь неожиданный снегопад на Энцеладе снова привлек внимание ученых к этому не самому крупному из 62 спутников Сатурна.

Быстрые частицы льда преодолевают силу притяжения спутника и оказываются в кольце Сатурна. Но большое количество ледяных частиц с Энцелада снова собираются в районе гейзеров и выпадают в виде снегопада. Сотрудники Института ядерной физики им. Макса Планка в Германии обнаружили этот снегопад с помощью пылевого детектора на борту совместного космического автоматического аппарата «Кассини», созданного НАСА, Европейским космическим агентством и Итальянским космическим агентством. Данные, полученные с «Кассини», исследователи сравнили с собственными расчетами. Результаты работы опубликованы группой ученых под руководством Саши Кемпфа в специальном журнале «Icarus».

«Из полученных данных мы узнали неожиданные подробности о том, как кольцо подпитывается материей. Наши компьютерные расчеты и симуляции помогли нам проследить даже процесс выброса частиц из отдельных гейзеров» - поясняет руководитель исследования Кемпф.

Гейзеры значительно различаются как в отношении массы выбросов, так и по динамическим показателям ледяных частиц. «Большинство частиц, выброшенных с Энцелада в космическое пространство, на протяжении двух следующих оборотов вокруг Сатурна снова собираются, а остальные частички остаются в кольце, предположительно, от 50 до 400 лет», - говорится в сообщении исследователей для средств массовой информации. При прохождении космического аппарата через кольцо «Е» почти под прямым углом ученые наблюдали, на первый взгляд, ожидаемую картину распространения частичек в пространстве: в центральной части - максимальная плотность, а сверху и снизу - разреженные облачка ледяных частиц. Но совершенно неожиданным оказались скопления ледяных частиц поблизости от Энцелада. При ближайшем рассмотрении выяснилось, что это не статистические флюктуации плотности, и они отражают, прежде всего, выбросы частиц льда из отдельных гейзеров. Активность каждого гейзера находит отражение в вертикальной структуре кольца.

Силы этих пиков плотности показывает, что некоторые гейзеры выбрасывают больше льда, чем другие, что подтверждается большим удалением их выбросов.

Расчеты траекторий движения частичек льда показали, что более крупные частицы (более 0,7 микрометров, тысячных миллиметра), надолго удалялись от Энцелада и задерживались в кольце Е только в тех случаях, если они обладали высокой скоростью (более 207 метров в секунду), достаточной, чтобы оторваться от поверхности спутника. Мелкие частицы притягиваются электромагнитными силами и вовлекаются во вращающееся магнитное поле Сатурна. Таким образом, они легче покидают Энцелад.

Построенная исследователями модель показывает, где выпадают выбросы из ледяных гейзеров на поверхности Энцелада, а также дает представление о количестве ледяных осадков и толщине «снежного покрова». Большинство частичек льда независимо от их размеров оседает в непосредственной близости от отверстия гейзера в так называемом «регионе тигровых полос» вокруг Южного полюса спутника. Однако снежный покров в этом месте увеличивается крайне медленно - по полмиллиметра в год.

Первые оптические измерения, произведенные приборами космического аппарата «Кассини», выявили различия между крупинками льда на поверхности Энцелада возле южного полюса и частицами в выбросах гейзеров. Льдинки из снежного покрова существенно крупнее, причем прослеживается закономерность: чем дальше от зоны тигровых полос, тем они мельче. Это можно объяснить физическими процессами на поверхности спутника. «Мелкие частички растут путем перекристаллизации или просто слипаются под влиянием тепла, а микрометеориты выбивают их из ледяной поверхности».

Дальнейшие измерения, когда аппарат «Кассини» будет пролетать через кольцо «Е» и мимо Энцелада, должны помочь исследователям открыть возможные изменения в активности ледяных гейзеров. Первоначально миссию «Кассини-Гюйгенс» планировалось завершить к середине 2008 года, но впоследствии ее решено продлить до сентября 2010 года, и не исключено, что успешная работа аппаратов будет продолжаться и дальше. С помощью спектрометров ученые предполагают проанализировать цвета отдельных ледяных фонтанов, чтобы с большей точностью определить распределение ледяных частичек разных размеров.

Галина СИДНЕВА