Спутники  Сатурна.  Энцелад (14)
СолнцеМеркурий • Венера • Земля • Марс • Астероиды • Юпитер • Уран • Нептун • Карликовые планеты • Кометы • Пояс Койпера
 
на страницу Астрономия (начальная)

В шапке страницы:
Кадр фильма: КА "Кассини" совершает маневр, ложась на курс для пролёта Энцелада, белый диск которого виден вверху. Сближение состоялось 14 июля 2005 года.

Анимацию можно посмотреть здесь: NASA/JPL/Space Science Institute

[об Энцеладе]
«Один из интереснейших спутников Сатурна <...>. Съемка с высоким разрешением показала, что поверхность Энцелада несет следы каких-то потоков глобальной протяженности, которые на своем пути разрушали кратерный рельеф (что указывает на геологическую «молодость» происходивших явлений).

На границе следов одного из потоков видны остатки более старого рельефа, причем от одного из кратеров, остались лишь половина вала и центральная горка. Геологи различают на поверхности Энцелада следы не менее 5 этапов его геологической эволюции. Бескратерные районы датируются возрастом менее 100 млн. лет. Так как это всего 2% продолжительности истории Энцелада, полагают, что его недра активны и сейчас.

Казалось бы, какие реки могут существовать при средней температуре поверхности тела −200° С? Теоретики в качестве возможного источника активности называют приливное рассеяние энергии, вызываемое Дионой и самим Сатурном, но для этого спутник должен был, находиться на более вытянутой орбите. Не исключено, что на Энцеладе есть ледяные вулканы, извергающие воду, водные растворы аммиака и, возможно, метан. Разрушение старого рельефа, вероятно, объясняется, тем, что теплые потоки вызывали таяние элементов ледяного рельефа».

 

 

 

 

Л.В. Ксанфомалити "Спутники внешних планет и Плутон", 1987 год. Брошюра была написана по итогам программы исследований, выполненных "Вояджерами" в 1979-1987 гг.

 

— знак Сатурна

 

Мозаика изображений Энцелада, полученных 25 августа 1981 КА Voyager 2, на расстоянии 119 000 км от спутника.
Источник NASA/JPL/USGS

Орбита Энцелада. сделайте щелчок для увеличения
Увеличить орбита Энцелада

Что стало известно об этом спутнике в наше время (февраль 2010), спустя почти 28 лет после работы, проведенной в 80-х годах прошлого века космическими аппаратами "Вояджер"?
Основным источником новейшей информации для ученых-планетологов несомненно стал космический зонд "Кассини", который исправно работает на орбите Сатурна с 1 июля 2004 года, а его миссию в NASA продлили уже второй раз — до мая 2017 года включительно.

Прежде всего были уточнены многие орбитальные и физические характеристики Энцелада, подтверждены некоторые выдвигавшиеся теории, открыты новые явления, подтверждающие, что этот спутник является геологически активным объектом Солнечной системы. Создана достаточно подробная карта его поверхности.

 

 

 

 

Общие сведения

Орбитальные и физические параметры
бол. полуось орбиты
237 948 км
период обращения
≈ 24 ч 22 мин
диаметр, средний
504,2 км
масса
1,08·1020 кг
плотность
1,61 г/см3
альбедо
0,99
Тем-ра поверхности:
 минимальная
 максимальная
 средняя

32,9 К
145 К
75 К
Атмосфера
водяной пар2О)
65%
молекул. водород2)
20%
другие газы:
СО2, СО, N2

Четырнадцатый по расстоянию от Сатурна спутник Энцелад (Enceladus) был открыт английским астрономом Уильямом (Вильямом) Гершелем
(Sir William Herschel) 28 августа 1789 г.

Энцелад (Enceladus) (по-гречески Ενκέλαδος) — назван именем Гиганта Энцелада — сына Урана и Геи. Энцелад был сокрушен Афиной в сражении между богами Олимпийцами и Титанами. Земля, наваленная на него, стала островом Сицилия. Считалось, что вулканический огонь Этны — это дыхание Энцелада.
В Греции землетрясения до сих пор называют «дрожью Энцелада»

 

Имя Энцелад для спутника предложил известный английский астроном и физик, сын Уильяма Гершеля — Джон Фредерик Вильям Гершель (John Frederick William Herschel) в 1847 году.

Просто поразительно, как спустя 158 лет данное спутнику имя стало в точности соответствовать тому, что в нём подразумевалось у древних римлян и греков — вулканизм
и землетрясения.

На сегодняшний день определено, что форма Энцелада представляет собой трехосный эллипсоид с осями 512×494×490 км (см. PDF 2 МБ), у Энцелада существует уходящая (из-за слабой гравитации) и постоянно пополняемая «ледяными вулканами» атмосфера, у неё слабое давление, которое имеет значительные пространственные вариации.

С началом исследований станции Cassini в системе Сатурна стало совершенно ясно, что Энцелад устроен намного сложнее и таит в себе гораздо больше тайн, чем предполагалось ранее.


Карта Южного полярного региона Энцелада (ноябрь 2006)


14 июля 2005 г. станция Cassini в третий раз встретилась с Энцеладом и прошла на высоте всего 172 км над его поверхностью. В ходе этого пролета аппарату удалось впервые обнаружить гейзеры Энцелада — выбросы частиц льда и водяного пара из южной полярной области спутника. Давние подозрения нашли подтверждение: Энцелад не «мертвая» луна Сатурна, а геологически активная.

Максимальные концентрации выбросов были зарегистрированы в тот момент, когда станция проходила над тектоническими разломами — системой узких параллельных трещин, которую называют по-разному: «тигровыми полосами» ("tiger stripes"), «тигровыми царапинами», «тигровой шкурой».

[англ. глагол Stripe — чередовать, наносить полосы, а существительное — полосы (обычно другого цвета), полосатый рисунок].

 

 

 

 

 

Для удобства сравнения изображений карта повернута два раза: на 180° вверх и на 180° справа-налево
карта тепла активного южного полюса Энцелада
Источник: NASA/JPL/Space Science Institute

На изображении (справа) представлена лучшая карта тепла активного южного полюса Энцелада. Самые теплые участки были распознаны на ранних изображениях. Источники гейзеров отмечены желтыми звездочками. Эти данные были получены при сближении "Кассини" с Энцеладом 12 марта 2008 года.
Самая высокая температура, достигающая 180 K, принадлежит разлому Дамаск (Damascus Sulcus), в левой нижней части снимка. Для сравнения, окружающая поверхность имеет температуру около 72 K.
Тепло выделяется из недр Энцелада через эти разломы, называемые "тигровыми царапинами", которые являются источниками гейзеров. Инфракрасное излучение было картографирована на волнах от 12 до 16 мкм. Данные о тепловом излучении наложены на карту поверхности, полученную Кассини 14 июля 2005 года.

Новые вид говорит о том, что, по крайней мере, три из разломов являются активными, тогда как четвертый не попал в этот кадр. Уровень активности огромен для этих образований. Самые теплые части были ранее найдены на ранних снимках. Как бы там ни было, дополнительные источники тепла можно найти и за пределами разломов.

Источник: Свободная наука

[Тепловая] карта была сделана в период с 16 до 37 минут после самого близкого сближения с Энцеладом, на расстоянии между 14 000 и 32 000 километров, так как Cassini быстро уходил от его Южного полюса после заверщения целевого пролета на расстоянии 50 км. (см. таблицу пролетов Энцелада ниже)

Источник: NASA/JPL/Space Science Institute

Этот захватывающий снимок сделан сразу после самого близкого пролета Энцелада космического аппарта Cassini 9 октября 2008. Кратеры — очень редкое явление на ландшафте южной полярной области. Вместо них поверхность изобилует переломами, изгибами и горными хребтами. Сине-зеленые области на снимке покрыты ледяными глыбами. «Тигровые полосы» видны около терминатора.

Около вершины заметные горные хребты — Ebony (Черное дерево) и Cufa Dorsae. Эта мозаика в исскуственных цветах была создана из 28 изображений, полученных из семи последовательных положениий, узкоугольной камерой "Кассини". В каждом положении, используя фильтры, чувствительные к ультрафиолетовому, видимому и инфракрасному свету (охват длин волн от 338 до 930 нм), были получены четыре изображения, которые затем были объединены, чтобы создать индивидуальные структуры.

Cамая заметная особенность этого снимка — борозда Лэбтэйт (Labtayt Sulci), глубиной около одного километра отклоняющаяся к северу пропасть, расположенная выше центра изображения.

Labtayt — Королевский город, участок башни, запертой королями
(в рассказе "Город Labtayt" из сказок "Тысяча и одна ночь").

В этом усиленном цветном изображении области, которые кажутся сине-зелеными, как думают [ученые], покрыты б́ольшими гранулами чем те, которые кажутся белыми или серыми.

Центру кадра соответствует точка с координатами 64,49° ю.ш. и 283,87° з.д. Оригинальные изображения имели разрешение от 180 до 288 метров в пикселе и были получены на расстояниях в пределах от 30 000 до 48 000 км, поскольку космический корабль уходил от Энцелада. Угол (фаза) между Солнцем, Энцеладом и "Кассини" составлял 73°.

источник: NASA/JPL/Space Science Institute (перевод АК)

 

Как "работают" криовулканы Энцелада?

В 2007-м все <...> детали [наблюдений] удалось связать в более-менее стройную картину, но в ней не хватало ключевого звена: объяснения энергетической подпитки такого криовулканизма, ведь для неё требуется источник энергии мощностью, по меньшей мере, в шесть гигаватт.

Ведущей версией стало приливное трение в "живой коре" спутника, обладающего эллиптической орбитой. Хотя Энцелад обращён всегда одной стороной к Сатурну (как Луна к Земле), последний в его небе слегка смещается с запада на восток и обратно по мере бега спутника. И ещё у Энцелада имеется резонанс (2:1) с орбитальным обращением луны Дионы.

Всё это может поставлять энергию ледяной "обёртке" нашего героя и поддерживать при плюсовой температуре его солёный подлёдный океан.

Увы, по последним оценкам, мощность "приливной грелки" приблизительно на пару порядков ниже, чем требуется для наблюдаемой активности. Учёные пришли к тому, с чего и начали — фонтаны сатурнианской луны необъяснимы.

Крейг О'Нилл (Craig O'Neill) Френсис Ниммо (Francis Nimmo)
Крейг О'Нилл Francis Nimmo

Теперь же существенное уточнение картины получили Крейг О'Нилл (Craig O'Neill) из австралийского университета Маккуори (Macquarie University) и Френсис Ниммо (Francis Nimmo) из Калифорнийского университета в Санта-Круз. Они построили и проиграли на компьютере подробнейшую модель внутренностей Энцелада и его "плитотектоники". И пусть это всего лишь расчёт, составлен он комплексно, со всеми данными, собранными Cassini за несколько лет работы в системе Сатурна.

Ниммо удалось получить ответ на вопрос, заданный им самим полтора года назад: тогда учёный и его коллеги установили, что океан Энцелада неуклонно идёт к замерзанию. По уточнённым данным, темп тепловых потерь на спутнике превышает скорость поставки энергии от приливов в 3,5 раза как минимум. И это, казалось, убивало идею приливной генерации фонтанов – за счёт чего они работают?

Ныне гипотезу удалось вернуть к жизни и даже свести в энергетике крошечной планетки дебет с кредитом. Для этого, как гласит пресс-релиз Лаборатории реактивного движения (JPL), учёным пришлось прибегнуть к аналогии с лава-лампой.

По новой модели тепло в недрах спутника формирует зону тёплого льда, отдельные (самые нагретые) пузыри которого, будучи чуть менее плотными, чем лёд холодный, начинают очень медленно подниматься вверх, словно капли парафина в лавовой лампе. Одновременно они вытесняют более плотный лёд вниз.

Понятие "тёплый" тут, конечно, относительно. По вычислениям авторов исследования, температура этих пузырей составляет около нуля по Цельсию. Но это много в сравнении с обычным льдом вне зоны тигровых полос, который у поверхности спутника имеет температуру −193 °C.

По мере подъёма "лавовые" ледяные пузыри начинают таять, в них формируется всё больше и больше жидкости. Трение стен разломов вблизи поверхности луны (подвижности коры способствует, конечно, глубинный океан, отделяющий ледяной панцирь спутника от каменного ядра) добавляет тепла этим пузырям, из которых и берут своё начало фонтаны.

Схема "работы" внутренностей южного полярного региона Энцелада по версии Ниммо
Схема "работы" внутренностей южного полярного региона Энцелада по версии Ниммо. (иллюстрация NASA/JPL)

Важно, что прибытие очередных порций подогретых ледяных пузырей к поверхности спутника происходит периодически, так же как и в лава-лампе мы можем наблюдать регулярные смены у её верхушки крупных пузырей парафина.

По компьютерной модели выходит, что "перевороты", перепахивающие и обновляющие часть поверхности Энцелада, продолжаются всего 10 миллионов лет каждый, а эти активные эпохи разделяют полосы штиля, длящиеся от 0,1 до 1-2 миллиардов лет. В паузах луна копит приливную энергию, не расходуя её почём зря.

Этот "аккумулятор" и отвечает за нынешний всплеск активности спутника, несмотря на низкий средний темп поступления приливной энергии (по ряду причин "тяготеющей" к югу спутника). Просто криовулканизм на ледяной луне работает всего 0,5-10% от общего времени существования спутника, да и "включался" он, вероятно, считанные разы. "Cassini, похоже, поймал Энцелад в середине отрыжки", — образно пояснил открытие Френсис.

Ну а эта "революционная активность", в свою очередь, объясняет большое различие в возрасте поверхности Энцелада в его северном полушарии (4,2 миллиарда лет), на экваторе (от 170 млн до 3,7 млрд лет) и на юге (0,5-100 млн). Кстати, по численной модели одно такое событие обновляет от 10% до 40% поверхности Энцелада, что согласуется с площадью нынешнего активного региона на юге (10% от общей поверхности).

Механизм регулярных, притом довольно редких "катастроф", перемежающихся с длительными эпохами "застоя", косвенно играет на руку и тому предположению, что сами тигровые полосы могут оказаться куда более динамичными и молодыми образованиями, чем окружающий их тёплый район.

Во всяком случае, по некоторым оценкам (основанным на скорости деградации поверхностного льда под действием космических лучей), данным разломам может быть всего от 10 до 1000 лет, что по меркам срока жизни луны Сатурна — просто миг. Нужно ли пояснять, как широко в таком случае исследователям чудес космоса улыбнулась Фортуна?

источник: Мембрана

 

Пол Хелфенстейн (Paul Helfenstein)
Пол Хелфенстейн

«На Энцеладе найдены следы спрединга коры, похожего на земной, но с экзотическим отличием: спрединг происходит в одном направлении, подобно движению ленты конвейера, — пояснил на заседании Американского геофизического союза Пол Хелфенстейн (Paul Helfenstein) из Корнеллского университета.

— Асимметричность спрединга необычна для Земли и пока не до конца понятна... Мы не знаем точно, какие геологические механизмы контролируют такой спрединг, но видим области дивергенции и роста хребтов, очень похожие на земные, что означает действие подповерхностного нагрева и конвекции».

Таким образом, «тигровые полосы» являются неким аналогом серединно-океанских хребтов Земли, где вулканический материал поднимается из недр и обновляет кору. Используя снимки южной области Энцелада, Хелфенстейн реконструировал возможную историю развития «тигровых полос». Кроме того, снимки, выполненные во время пролетов, доказывают, что выброшенное вещество, сконденсировавшись, может создавать ледяные пробки в старых жерлах, перекрывая их, и при этом открываются новые.

Кристофер Расселл (Christopher T. Russell)
Кристофер Расселл

Выбросы Энцелада влияют на систему Сатурна, пополняя свежим материалом систему колец, ионизированными газами — магнитосферу гиганта.
«Ионы, которые добавляются в магнитосферу, нужно разогнать от орбитальной скорости Энцелада до скорости вращения Сатурна, — отвечает Кристофер Расселл
(Christopher T. Russell) из Университета Калифорнии в Лос-Анжелесе.
— И чем больше материала поступает из плюма, тем сложнее Сатурну делать это, и тем дольше он разгоняет новый материал».

Тем временем завершился спор относительно происхождения гейзеров: берут ли они начало в подповерхностном океане или это следствие какого-либо другого процесса.
Как стало известно в июне 2009 г., ученые из Института ядерной физики Общества Макса Планка обнаружили следы хлорида и карбоната натрия в ледяных частицах самого внешнего кольца Сатурна [кольцо Е]. Такие соли могли попасть туда только с водой, выброшенной гейзерами Энцелада, а это требует присутствия жидкой воды для переноса их к поверхности от силикатного ядра спутника.

Водяной пар, органические компоненты, тепловые извержения и возможный подледный океан Энцелада делают эту луну интригующей для астробиологов, ищущих возможныe места появления жизни.

источник: Новости космонавтики № 8, 2009

март 2010


Таблица пролетов Энцелада
дата/обозначение
расстояние
(км)
скорость КА (км/с)
2005
   
1 176
504
6,6
172
8,2
2008
   
52
14,4
50
17,7
25
17,7
197
17,7
2009
   
1 606
7,7
103
7,7
2010
   
28 апреля Е9
103
6,5
18 мая Е10
438
6,5
13 августа Е11
2 554
30 ноября Е12
51
21 декабря Е13
51

внутреннее строение Энцелада

Иллюстрация из вышедшего 1 июня 2006, журнала Nature (Природа). Здесь показано внутреннее устройство Энцелада.

Теплый, имеющий малую плотность материал, выходит на поверхность изнутри скалистого ядра (красный цвет) и ледяной оболочки (желтый цвет). Проведенное исследование говорит, что низкая плотность области Южного полюса Энцелада образовалась, возможно, вследствии его вращения.

В части изображения использованы снимки, полученные в видимом свете КА "Кассини", которые были изменены с целью показа внутренней структуры. Камеры "Кассини" захватили гигантское перо (plume), извергающее ледяные частицы в космос.

источник: NASA/JPL/Space Science Institute
(перевод АК
)

 

 

 

Прохожрение звезды Дзета Ориона через плюм Энцелада

Кадр из анимации прохождения звезды Альнитак — Дзета Ориона (ζ Orionis), которая показывает новую структуру, плотность и состав перьев (plume) Энцелада. Изображения были получены ультрафиолетовым спектрографом [Ultraviolet Imaging Spectrograph (UVIS)] КА "Кассини" во время наблюдения прохождения звезды за шлейфом Энцелада 24 октября 2007.

Изменения света звезды, потускневшего в этом проходе через шлейф, позволили спектрографу определить физический и химический состав выбросов. Спектрограф обнаружил, что четыре потока газа состоят из водяного пара высокой плотности. Плотность водяных паров оказалась в два раза выше, чем плотность газа, составляющего широкий шлейф, который окружает каждую струю.

Эти измерения подтвердили теоретический анализ выполненный до облета и показали, что очень тесные пролеты Энцелада в прошлом были безопасными для Кассини, даже в ходе пролета шлейфа 12 марта 2008.

Анимацию прохождения звезды (1,52 Мб)
можно посмотреть здесь

источник NASA/JPL/Space Science Institute
(перевод АК
)

Звезда Дзета Ориона (ζ Orionis) — самая левая в поясе Ориона, является, на самом деле, тройной звездой.

 

Мозаика составлена из кадров, полученных аппаратом Cassini во время близкого пролета Энцелада 31 октября 2008 г. Показан разлом Багдад (Baghdad sulcus). Разрешение — 12,3 метра в пикселе.

фото NASA/JPL/Space Science Institute

Разлом Дамаск (Damascus sulcus).
[Желтые круги обозначают районы, где образуются гейзеры]. Изображение было получено узкоугольной камерой Cassini 31 октября 2008, на расстоянии приблизительно 5 568 км от Энцелада. Угол (фаза) между Солнцем, Энцеладом и "Кассини" равен 75°. Масштаб изображения составляет 33 метра в пикселе.

Источник: NASA/JPL/Space Science Institute

Крошечные частицы льда, рассеянные в пространстве, легче всего увидеть в направлении на Солнце. Горы и долины видны по краю силуэта спутника.

Иллюстрация из статьи
Каролин Порко "Беспокойный Энцелад". Перевод Сурдина В.Г.

Данное изображение было получено узкоугольной камерой КА "Кассини" 27 ноября 2005 на расстоянии приблизительно 148 000 км от Энцелада. Угол (фаза) Солнце, Энцелад "Кассини" равнялся 161°. Масштаб оригинального изображения составляет приблизительно 880 метров в пикселе.

Источники: NASA/JPL/Space Science Institute:
условия съемки, оригинальное изображение

 

Спрединг (от англ. spread — растягивать, расширять) — геодинамический процесс растяжения, выражающийся в импульсивном и многократном раздвигании блоков литосферы и в заполнении высвобождающегося пространства магмой.

 


источники:

1 Л.В. Ксанфомалити "Спутники внешних планет и Плутон". Бр. общ. "Знание" № 6, 1987
Номенклатура естественных спутников планет
Е.М. Мелетинский и др. "Мифологический словарь" М., "Советская энциклопедия", 1991
/ru.wikipedia.org
Номенклатура разломов на Энцеладе
И. Якутенко "Скорее жив"
А. Ильин "Cassini первая пятилетка". Новости космонавтики № 8, 2009
К. Порко "Беспокойный Энцелад". "В мире науки (Scientific American)", № 3 2009

© Александр Коваль
2004-2016

Главная • Карта сайта

Яндекс.Метрика