Последний аккорд "Кассини"

В апреле этого года зонд "Кассини", проработавший в космосе почти 20 лет, официально вступит в последнюю стадию своей жизни, получившую имя "Финал оперы". Давайте вспомним, как этот ветеран космоса поменял наши представления об облике Сатурна и раскрыл тайны его удивительных лун. 

Зонд "Кассини" является одним из самых дорогих и при этом самых долгоживущих и успешных проектов НАСА, создававшихся в прошлые, более денежные для космического агентства годы в рамках программы так называемых "флагманских" миссий. В нее, помимо "Кассини", входят зонды "Вояджер", "Викинг", автоматическая станция "Галилео", изучавшая Юпитер, а также телескоп "Чандра" и марсоход Curiosity.

"Кассини" был одним из первых проектов НАСА, в котором принимали участие ученые и инженеры не только из США, но и специалисты из Европейского космического агентства и итальянского космического ведомства ASI. Международная кооперация позволила НАСА реализовать этот проект без задержек и запустить его в первоначально запланированное время, в октябре 1997 года, несмотря на противодействие Конгресса США и активистов экологических движений, которых пугал радиоизотопный источник питания зонда.

Этот источник, 33 килограмма радиоактивного плутония-238, позволил "Кассини" проработать в космосе и на орбите Сатурна в 2,5 раза дольше запланированного срока миссии, и совершить массу открытий, которые просто невозможно сделать, наблюдая за Сатурном и его спутниками с Земли.

По оценкам специалистов НАСА, "Кассини" смог бы проработать на орбите Сатурна еще несколько лет при постепенном отключении приборов, однако руководители миссии приняли решение завершить ее более захватывающим образом – путем совершения множества пролетов через кольца Сатурна и столкновения с планетой-гигантом в сентябре этого года. Этот "последний аккорд" миссии, получивший имя "Финал оперы", начнется в апреле, когда "Кассини" сблизится с Титаном в последний раз и выйдет на траекторию сближения с Сатурном.

Во время этих пролетов через кольца, которые "Кассини" начал совершать в ноябре прошлого года, зонд успел получить множества фотографий этих структур с рекордно близкого расстояния, а также рассмотрел много новых деталей на поверхности Титана и ряда других спутников Сатурна. Эти снимки и научные данные, как ожидают ученые, заметно поменяют наши представления об устройстве недр Сатурна и жизни его колец, однако и прошлые открытия "Кассини" заставили ученых радикально пересмотреть свои представления об их природе.

Одной из главных заслуг "Кассини", безусловно, является то, что этот зонд и спускаемый модуль "Гюйгенс", построенный силами итальянской ASI, заставили планетологов совершенно иначе смотреть на луны и другие небольшие планеты.

Когда "Кассини" прибыл в систему Сатурна и получил первые фотографии Титана, непримечательной крупной луны планеты-гиганта, покрытой вечной дымкой из желтого тумана, ученые были удивлены тем, что их взору открылся своеобразный двойник Земли, почти неотличимый в черно-белых тонах от пустынных регионов нашей планеты.

На Титане, как показали снимки "Кассини" и данные с "Гюйгенса", существуют времена года, облака, дожди, реки, горы, озера и даже целые моря, а поведение потоков воздуха в его атмосфере, как показали дальнейшие наблюдения на протяжении более 13 лет, в целом описывается теми же формулами и законами, что и на Земле. Сегодня многие химики серьезно рассуждают о возможности существования жизни в холодных углеводородных морях Титана, основанной на принципиально иной химии, нежели углеродная жизнь на Земле.

Конечно, Титан не только похож на Землю, но и обладает своими собственными уникальными и причудливыми чертами. В его атмосфере, как обнаружил "Кассини", периодически возникают странные структуры, похожие на гигантские белые стрелы, а в углеводородных морях Титана могут возникать своеобразные "острова" из гигантских пузырей азота, возникающих в толще их "вод" сами по себе при росте температур.

Что еще более удивительно, в недрах Титана, как обнаружили ученые пять лет назад, опираясь на данные с радаров "Кассини", скрывается гигантский подледный океан. Он расположен на глубине в примерно 100 километров от поверхности луны Сатурна, а его воды напоминают по своим свойствам и составу Мертвое море на Земле. Его открытие указало на небольшую, но возможность существования знакомых нам форм жизни на Титане.

Гораздо более высокие шансы на обнаружение жизни на другом спутнике "властелина колец" – на небольшой ледяной планете Энцелад. Когда "Кассини" только прибыл в систему Сатурна, ученые заметили, что одно из его колец состоит почти полностью из частичек льда, и что саму планету опоясывает большое количество своеобразных космических "рек" из молекул воды. Лед и молекулы воды постепенно разрушаются в космосе под действием солнечных лучей, что заставило НАСА искать их источник.

Им оказался Энцелад – на его южном полюсе находится целая "батарея" гейзеров, периодически выбрасывающих гигантское количество воды в космос и пополняющих ее запасы в кольце Е, где ее изначально нашел "Кассини". В некоторых случаях сила этих извержений была такой высокой, что 100 километровые столбы воды, выбрасываемые в космос недрами Энцелада, были успешно сфотографированы телескопом "Хаббл" с расстояния в примерно 1,5 миллиарда километров в сентябре прошлого года.

Эти гейзеры, которые ученые стали называть "тигровыми полосами", позволили НАСА совершить одно из самых главных открытий, касающихся Сатурна и Энцелада. Анализ химического состава их выбросов, через которые несколько раз пролетел "Кассини" в прошлом году, позволил ученым сделать потрясающий вывод – океан Энцелада, в отличие от Титана, является теплым и обладает почти "земным" химическим составом.

Как сегодня предполагают планетологи, недра Энцелада остаются постоянно горячими благодаря тому, что их постоянно "сжимает" и "растягивает" притяжение Юпитера, что подогревает его океан, и, как выяснили специалисты НАСА еще в 2011 году, запускает химические реакции между породами каменного ядра Энцелада и водой в океане. Все это, по мнению участников миссии и многих других ученых, делает Энцелад наиболее вероятным кандидатом на роль прибежища внеземной жизни.

Кроме Энцелада и Титана, еще один подледный океан может скрываться в недрах Дионы, самой небольшой спутницы Юпитера из числа его крупных спутников. Почти все его свойства, кроме предполагаемой толщины в 65 километров, остаются тайной для ученых, так как колебания в движении Дионы по орбите, которые порождает водная прослойка в ее недрах, слишком малы для того, чтобы их мог точно зафиксировать "Кассини".

Помимо тайн лун Сатурна, "Кассини" посвятил большое количество времени изучению самой планеты-гиганта, ее колец и непосредственного окружения. Еще до подлета к Сатурну зонд открыл четыре ранее неизвестных спутницы Сатурна, а затем нашел еще три других луны, а также уточнил орбиты многих из них.

Не все черты Сатурна, которые казались простыми и понятными при взгляде с Земли, оказались такими же на его орбите – к примеру, несколько лет назад "Кассини" обнаружил, что толстые и плотные кольца Сатурна являются своеобразной оптической иллюзией, и что материала в них примерно в три раза меньше, чем считали планетологи раньше.

Эти же наблюдения заставили ученых сомневаться в том, что кольца Сатурна существуют со времен образования Солнечной системы – они сейчас предполагают, что они могли возникнуть несколько сотен миллионов лет назад в результате разрушения одного из спутников газового гиганта, подобравшегося слишком близко к "властелину колец".

Другим, не менее важным открытием стало то, что "Кассини" помог астрономам крайне точно измерить скорость вращения Сатурна и определить продолжительность его суток — 10 часов 32 минуты и 45 секунд. Подобные замеры очень сложно осуществлять для планет-гигантов, не обладающими твердой поверхностью и постоянными структурами, и, как показал опыт зонда НАСА, их можно сделать только с близкого расстояния до планеты.

Помимо всего этого, "Кассини" совершил массу небольших, но важных открытий – он получил фотографии загадочного "шестиугольника" на полюсе Сатурна, гигантского "вечного урагана", измерил температуру в разных слоях атмосферы планеты, раскрыл секрет рождения так называемых "белых пятен", временных ураганов из водяных паров, появляющихся на Сатурне каждые 30 лет. 

Чем займется "Кассини" после последнего рандеву с Титаном, которое должно состояться в конце апреля этого года? После этой встречи зонд в последний раз поменяет свою орбиту и выйдет в ранее неизученный регион пространства, расположенный между кольцами Сатурна и самой планетой-гигантом, постепенно сближаясь с ней.

Здесь он совершит 22 витка, после чего "Кассини" прекратит свое существование, "утонув" в верхних слоях атмосферы Сатурна. Как надеются ученые, во время своей гибели зонд успеет передать достаточное количество данных об устройстве нижних слоев атмосферы планеты и свойствах ее магнитного поля, прежде чем давление недр Сатурна раздавит его.

Первый пролет "Кассини" через пустоту между кольцами и Сатурном, по текущим планам НАСА, состоится 26 апреля. То, чем зонд будет заниматься в это время, НАСА пообещало раскрыть публике совсем скоро, во вторник, 4 апреля. Главная задача зонда на этом этапе известна уже сегодня – измерение точной массы колец Сатурна и определение их возраста, а также химический анализ пыли на орбите Сатурна и материи его в недрах.

Почему НАСА решило уничтожить столь ценный и еще способный на многое аппарат? Почему руководство "миссии" просто не отключит зонд и не оставит его на орбите Сатурна на память потомков?

Ответ на это, как пояснили в агентстве, очень прост – ученые опасаются, что на поверхности обшивки "Кассини" и внутри его приборов могут скрываться споры бактерий. Если "Кассини" столкнется с Энцеладом или Титаном, эти бактерии могут попасть в их подледные океаны или углеводородные моря Титана и начать в них размножаться. Поэтому НАСА приняло тяжелое решение уничтожить зонд еще до того, как он исчерпает свои ресурсы, и использовать "последние аккорды" его жизни для проведения уникальных исследований.