Недавние исследования предполагают, что кольца Сатурна и его крупнейший спутник Титан сформировались в результате слияния древних спутников. Выводы основаны на данных миссии «Кассини» и новом моделировании команды Института SETI под руководством Матиа Чука. Работа принята к публикации в Planetary Science; препринт доступен на arXiv.

Анализ распределения массы Сатурна показал, что его ядро плотнее, чем считалось, что изменило расчёт скорости прецессии — и опровергло прежнюю связь с Нептуном. Это привело к гипотезе: Титан поглотил меньший спутник («Протогиперион»), что вызвало динамические возмущения в системе.

Моделирование подтвердило: именно слияние, а не разрушение, объясняет наблюдаемые параметры. Гиперион — его орбита, структура и стабильность — является «артефактом катастрофы», сохранившимся лишь в сценариях с поглощением. Слияние произошло 1–2 млрд лет назад и объясняет аномально высокую плотность Титана, его неоднородную поверхность и эксцентричную орбиту, постепенно стабилизирующуюся.

То же событие могло сместить орбиту Япета, решая давнюю загадку её наклона. Кольца же, по новой гипотезе, образовались не из-за внешних столкновений, а как следствие роста Титана: его расширяющаяся орбита вступила в резонанс с внутренними спутниками, вызвав их столкновения и разрушение. Остатки собрались в кольца — возраст которых (100–200 млн лет) согласуется с этим сценарием.

Миссия НАСА «Стрекоза» (2034) проверит гипотезу: анализ поверхности Титана на предмет аномальной плотности, древних кратеров и геологических следов может подтвердить катастрофическое происхождение спутника.

Если верно — это перевернёт представление о формировании спутников газовых гигантов: не постепенно, а через катастрофические слияния.

Перед вами три радиолокационных изображения одного и того же прибрежного региона моря Лигеи (лат. Ligeia Mare) — углеводородного моря на Титане, крупнейшем спутнике Сатурна. Снимки были получены с помощью космического аппарата NASA "Кассини" в 2007, 2012 и 2014 годах.

Первый снимок, сделанный в апреле 2007 года, — контрольный. Ничего необычного. Но на втором (июль 2012) внезапно появляется яркое пятно — словно кусок суши обнажился из-под жидкости. К августу 2014 года его внешний вид изменился: объект стал намного тусклее, но при этом вдвое больше, увеличившись с 75 до 160 квадратных километров.

Что это такое?

В попытках объяснить это "нечто" ученые выдвинули три гипотезы:

• Вероятно, мы имеем дело с колебаниями уровня моря (приливы и отливы). Падение уровня "водоемов" приводит к частичному обнажению материала, который обычно скрыт под слоем жидких углеводородов.

• Может быть, это локальные волны? Эта гипотеза провалилась, так как последующие наблюдения показали, что высота волн на Титане не превышает сантиметра.

• NASA связало аномалию с формированием и разрушением необычных айсбергов. Море Лигеи состоит из жидких углеводородов — преимущественно метана. Температура на поверхности Титана около -179 градусов Цельсия, что позволяет метану и этану существовать в жидком виде. Но при сезонном охлаждении или изменении давления эти органические соединения замерзают, формируя плавающие глыбы — аналоги земных айсбергов. Процесс может начинаться вокруг центров кристаллизации — твердых частиц, попавших в жидкость: пылинок из атмосферы или обломков породы с берега. Вокруг таких "зародышей" нарастает лед, образуя массивные структуры. Но стоит температуре повыситься, и это природное образование начинает разрушаться, что мы видим на третьем изображении (яркая вершина исчезла, а массивное основание "пришвартовалось" к берегу).

Мое объяснение

Титан — это слоеный торт. Поверхностная порода и "водоемы" лежат на толстом слое льда, под которым скрывается океан жидкой воды.

Вся эта сложная и достаточно подвижная конструкция вращается вокруг гигантского Сатурна, гравитационное притяжение которого порождает приливные силы, вызывающие искажение формы спутника. В ходе таких "приливов" поверхность Титана может подниматься и опускаться на ощутимые 10 метров.

При внимательном рассмотрении снимков за 2007 и 2014 годы, можно увидеть, что изменения испытала вся прибрежная область, попавшая в кадр. Наиболее заметные трансформации я выделил желтым цветом:

Моря и озера Титана — относительно неглубокие "водоемы" с максимальной глубиной около 300 метров. Естественно, что у берегов этот параметр намного меньше, так что во время "прилива", когда ледяной слой поднимается, он становится видимым с орбиты. В результате таких подъемов лед фрагментируется в наиболее слабых местах, после чего его пласты взаимодействуют друг с другом подобно литосферным плитам на Земле. Каждое такое приливное воздействие перекраивает поверхность спутника, что мы и видим на снимках "Кассини".

Дальнейшие исследования

В июле 2028 года к Титану отправится миссия NASA Dragonfly — дрон-вертолет, который будет исследовать поверхность спутника с высоты птичьего полета. Одна из его главных задач — изучение морей и озер Титана.

Так что в обозримом будущем мы, скорее всего, точно узнаем, что стало причиной аномальных изменений в море Лигеи.

Читайте также:

• 10 интересных фактов о Титане.

• На Титане может быть жизнь, но ее, скорее всего, очень мало.

• В атмосфере Титана обнаружена молекула, которая лежит в основе ДНК и РНК.

Перед вами ледяная поверхность 504-километрового спутника Сатурна Энцелада, запечатленная 28 октября 2015 года космическим аппаратом NASA "Кассини". В момент получения этой фотографии зонд находился всего в 48 километрах от "морщинистой" поверхности загадочного мира, обладающего потенциально обитаемым подповерхностным океаном.

В 2005 году, анализируя данные "Кассини", ученые установили, что гейзеры на южном полюсе Энцелада являются источником ледяных крупиц и газа, вырывающихся из недр сатурнианской луны со скоростью более 400 метров в секунду. Примечательно, что эти извержения непрерывны — снижается лишь их интенсивность. Из-за этого вокруг Энцелада сформировался огромный, но чрезвычайно разреженный ореол мелкой ледяной пыли, часть которой идет на поддержание существования E-кольца Сатурна.

Львиная же доля этих ледяных крупиц постепенно оседает на поверхность спутника, обеспечивая ее медленное, но непрерывное обновление. Благодаря этому Энцелад обладает самым высоким альбедо (отражательной способностью) среди всех тел в Солнечной системе, отражая от 90% до 99% падающего солнечного света.

Спектральный анализ выбрасываемого льда и газа позволил выявить в гейзерах Энцелада не только воду, но и молекулярный водород, диоксид углерода, сложные органические соединения и соли — все, что нужно для зарождения и поддержания жизни. Кроме того, это подтвердило гипотезу наличия разогретого каменного ядра, с которым океан активно взаимодействует. Следовательно, Энцелад не лишен внутренней энергии, без которой невозможно существование жизни.

Планетологи и астробиологи считают, что в океане Энцелада могут процветать хемосинтетические экосистемы, подобные земным сообществам у гидротермальных источников в глубинах Мирового океана.

Будущие миссии будут включать посадку на поверхность Энцелада и, вероятно, проникновение в его океан через разломы на южном полюсе, из которых бьют гейзеры.

Сегодня Энцелад — самое перспективное место для поиска внеземной жизни в пределах Солнечной системы.

Интересное по теме:

• «Кассини» нашел сложную органику в океане Энцелада.

• В океане Энцелада найден крайне необходимый для зарождения жизни элемент.

• Почему мы мечтаем открыть внеземную жизнь на Энцеладе?

Кадр, представленный ниже, был получен космическим аппаратом NASA "Кассини" 12 марта 2012 года. И это не просто очередная красивая космическая фотография, а карта будущего — направление, по которому человечество пойдет в поисках жизни за пределами Земли.

На переднем плане — ледяной 504-километровый спутник Сатурна Энцелад. Его поверхность покрыта толстой коркой льда, средняя толщина которой составляет внушительные 20 километров. Но под ней скрывается глобальный подповерхностный океан. Из глубоких разломов на южном полюсе, носящих поэтическое название "тигровые полосы", регулярно вырываются струи водяного пара и ледяных частиц — гейзерная активность, выбрасывающая в открытый космос материал, который берется непосредственно из океана.

"Кассини" несколько раз пролетал сквозь гейзеры Энцелада, осуществляя анализ образцов прямо налету. В ходе этих операций аппарат обнаружил сложные органические молекулы, аммиак, метан, соли и фосфаты. Кроме того, недавний повторный анализ данных показал, что океан Энцелада существенно теплее, чем предсказывали модели, а еще он очень стабильный и, определенно, существует очень давно. Все это является косвенным доказательством того, что перед нами очень перспективное место для зарождения и поддержания жизни, какой мы ее знаем по земному опыту. Вероятно, Энцелад уже является обитаемым миром.

На заднем плане изображения — Титан, гигантский спутник со средним диаметром 5 152 километров. Этот мир крупнее Меркурия (средний диаметр 4 879 километров) и почти в 1,5 раза больше Луны. Титан — единственный спутник в Солнечной системе, наделенный атмосферой (она даже на 50% плотнее земной), и на поверхности которого есть устойчивые "водоемы", представляющие собой углеводородные "коктейли": реки, озера и моря из жидких метана и этана. В этих "водоемах", при температуре ниже -180 градусов Цельсия, могут протекать химические процессы, совершенно чуждые земной биохимии — но, возможно, не менее сложные.

Энцелад предлагает нам жидкую воду и органику — основу земной жизни. Титан — жидкость, но другую, и атмосферу, способную поддерживать необычные формы химической эволюции.

Оба мира — не просто интересные объекты. Они — две природные лаборатории для проверки независимых гипотез о том, как может возникнуть жизнь в космосе. И на этом снимке два таких разных небесных тела, представляющих колоссальный научный интерес, символически разделены кольцами Сатурна.

Интересное по теме:

• На Титане может быть жизнь, но ее, скорее всего, очень мало.

• Одного ледяного кристалла может быть достаточно, чтобы найти жизнь на Европе или Энцеладе.

• Ученые предлагают намеренно «заразить» другой мир земной жизнью, чтобы посмотреть, что произойдет.