Кассини проливают свет на формирование Сатурна и обитаемость Энцелада

Хотя миссия Кассини завершилась чуть более трех лет назад, данные с космического корабля продолжают помогать ученым раскрывать тайны сатурнианской системы, которая содержит более 80 идентифицированных спутников.

В частности, новые и обновленные исследования помогли определить скорость дрейфа Титана от Сатурна, что в свою очередь привело к лучшему пониманию того, как образовалась система кольцевых планет, в то время как совершенно другой набор данных показал возраст поверхности Энцелада и предоставил ключевые понимание способности Луны поддерживать жизнь.

Дрейф, дрейф, дрейф

Луны удаляются от своих планет. Это факт жизни различных тел Солнечной системы. Луна Земли удаляется от нее примерно на 3,8 см в год.

Используя модели по оценке того, насколько быстро луна дрейфует от своей планеты, ученые предположили, что в таких системах как Сатурн, с десятками лун, внешние луны, такие как Титан, мигрируют наружу медленнее, чем луны ближе, потому что они дальше от планеты-хозяина. Ученые подсчитали скорость, с которой, по их мнению, спутник Сатурна Титан удалялся от него. По подсчетам ученых это значение составило 0,1 см в год.

Однако данные Кассини, миссия которого завершилась в сентябре 2017 года, показывают, что Титан удаляется от Сатурна со скоростью 10.16 см в год, что в сто раз быстрее, чем предполагалось ранее.

«Этот результат открывает важную новую часть головоломки для широко обсуждаемого вопроса о возрасте системы Сатурна и о том, как образовались его спутники», - сказал доктор Валерий Лэйни, ведущий автор исследования, опубликованного ранее в этом году в журнале Nature Astronomy.

Новая скорость дрейфа Титана была рассчитана с использованием радиоданных, полученных Кассини за 10-летний период в результате 10 близких пролетов в период с 2006 по 2016 год. Подтверждающие данные были собраны с использованием звездных карт на фоне изображений Кассини, когда корабль отслеживал положение Титана.

«Используя два совершенно разных набора данных, мы получили результаты, которые полностью совпадают, а также согласуются с теорией Джима Фуллера, которая предсказывала гораздо более быструю миграцию Титана», - сказал доктор Паоло Тортора из Болонского университета в Италии и автор исследования.

Учитывая новое понимание дрейфа Титана от Сатурна и тот факт, что в настоящее время он находится на расстоянии 1,2 миллиона километров от планеты, это может указывать на то, что луна сформировалась гораздо ближе к Сатурну, чем предполагалось изначально, и что вся система лун вокруг планеты расширилась вовне быстрее, чем предполагалось ранее.

Обновленная скорость дрейфа подтверждает новую четырехлетнюю теорию астрофизика-теоретика доктора Джима Фуллера, который предположил, что внешние луны планетных систем с множеством лун могут дрейфовать с большей скоростью, чем внутренние луны, из-за «другой паттерн орбиты, связанный с конкретным колебанием планеты-хозяина».

Когда планета с несколькими лунами тянется, растягивается и расслабляется гравитационным притяжением их лун, планета может «раскачиваться» - часть этой энергии передается внешним лунам (например, Титану) системы.

«Новые измерения предполагают, что такого рода взаимодействия планеты и луны могут быть более заметными, чем предполагалось ранее, и что они могут применяться ко многим системам, таким как другие планетные лунные системы и экзопланеты - находящиеся за пределами нашей солнечной системы - и даже двойные звездные системы, где звезды вращаются вокруг друг друга», - сказал доктор Фуллер, другой соавтор исследования.

Молодой поверхностный возраст Энцелада и поиски жизни

Как и в случае с Титаном и множеством других элементов сатурнианской системы, данные 13-летней миссии Кассини на планете продолжают открывать новые и интригующие элементы о его спутниках, в данном случае об Энцеладе.

Вскоре после прибытия в систему «Кассини» представил данные о больших гейзерных выбросах на южном полушарии Энцелада, которые, как позднее было подтверждено, были ледяными частицами и паром из подземного океана.

Это открытие быстро вывело Энцелад на первое место в списке мест в Солнечной системе, где могла бы существовать жизнь (кроме Земли), и сделало луну главной целью для последующих исследований Кассини, а также предполагаемых будущих миссий НАСА и других космических агентств.

Используя данные собранные во время многочисленных встреч «Кассини» с Энцеладом, ученые создали составную подробную глобальную инфракрасную карту, которая выявила убедительные доказательства геологической активности в северном полушарии.

На недавно составленной инфракрасной карте видны признаки, убедительно указывающие на новую геологическую активность и более молодую поверхность рядом с прорубями на ледяных полосах на Южном полюсе - как и ожидалось, учитывая события, которые обычно происходили из-за того, что выброшенный материал, похожий на гейзер, падал обратно на поверхность луны.

Тем не менее, что интересно, те же спектральные данные выявили убедительные доказательства нового материала на поверхности в северном полушарии, предполагая наличие свежего льда и недавнюю геологическую активность на противоположной стороне Энцелада.

«Инфракрасное излучение показывает нам, что поверхность южного полюса молода и это неудивительно, потому что мы знали о струях, которые взрывают ледяной материал», - сказал Габриэль Тоби, ученый из Университета из Нанта (Франция) и соавтор нового исследования, опубликованного в журнале Icarus.

«Теперь, благодаря этим инфракрасным снимкам мы можем вернуться в прошлое и сказать, что один большой регион в северном полушарии выглядит молодым и, вероятно, был активен не так давно на геологической временной шкале».

Это новое понимание геологического возраста северных участков Энцелада может оказаться полезным не только для понимания эволюции луны, но и для предоставления вариантов потенциальных будущих миссий, которые будут стремиться классифицировать природу органических соединений, обнаруженных Кассини в частицах льда выброшенных на поверхность луны.

В прошлом году ученые обнаружили новые виды органических соединений - потенциальных предшественников аминокислот, одного из строительных блоков жизни - в материале выброса на Энцеладе.

«Если условия будут подходящими, эти молекулы, поступающие из глубин океана Энцелада, могут вступить в тот же путь реакции, что мы видим здесь, на Земле», - сказал доктор Нозайр Хаваджа, руководивший исследованием в университете Берлина. «Мы еще не знаем, нужны ли аминокислоты для жизни за пределами Земли, но поиск молекул, которые образуют аминокислоты, является важной частью головоломки».

Результаты показали, что органические вещества сначала растворились в океане Энцелада, затем испарились с поверхности воды, конденсировались и замерзли в виде ледяных зерен внутри трещин в лунной коре, а затем были выброшены в космос шлейфом выброса.

«Эта работа показывает, что океан Энцелада имеет множество реактивных строительных блоков, и это еще один зеленый свет в исследовании обитаемости Энцелада», - сказал соавтор доктор Франк Постберг.