Знание - сила, 2007 № 02 (956)

Уже на первых снимках, сделанных «Кассини» в июле 2004 года (зонд находился с той стороны, где кольца не освещены), были отчетливо видны четыре S-образных узора в кольце А. Они в два-три раза светлее прилегающих областей. По расчетам астрономов, именно такие завихрения должны образоваться в том случае, если среди материала колец встречаются глыбы размером в сотню метров. На фотографиях их не видно, но подобные странные образования подсказывают нам, что они кружатся где-то рядом.

Пока что «Кассини» обнаружил по косвенным признакам четыре миниатюрные луны Сатурна, но, очевидно, их намного больше, ведь в объектив фотокамеры угодил лишь крохотный фрагмент кольца А. Может статься, что вокруг Сатурна кружит несколько десятков миллионов (!) мини-лун.

Сатурн все больше напоминает Солнце en miniature. Вокруг него обращается несколько крупных планет: Титан, обладающий мощной атмосферой, океаном и органикой, Рея, Гиперион, родственный нам Энцелад, на котором, по недавней догадке, можно обнаружить признаки жизни. Есть у Сатурна и свой «пояс астероидов», «пояс Койпера» — множество мелких глыб, не сформировавшихся в «нормальные» планеты. Возможно, Пан и Дафнис, которых приняли за обычные спутники Сатурна, — лишь самые крупные из мини-лун (вот так и Плутон, по мнению многих астрономов — всего лишь один из крупных объектов пояса Койпера).

Четыре с половиной миллиарда лет назад само Солнце было окружено чем-то вроде колец — огромным газово-пылевым диском, из которого образовались планеты. Так что, исследование колец Сатурна может приоткрыть тайны происхождения Солнечной системы.

Сами кольца за последнюю четверть века заметно изменились. Так, внутреннее кольцо D стало заметно темнее с тех пор, как возле него побывал «Вояджер». Кроме того, оно располагается теперь на пару сотен километров ближе к Сатурну. Ученые пытаются понять, что могло вызвать подобные изменения за столь короткий срок. Быть может, анализируя эти процессы, удастся определить возраст и время жизни отдельных колец.

Система колец Сатурна достигает гигантских размеров в поперечнике — 270 тысяч километров (для сравнения: расстояние между Землей и Луной всего на треть больше).

Когда в 1981 году зонды «Вояджер» миновали Сатурн, ученые удивились, увидев на снимках, что эту планету окружают сотни отдельных колец. На фотографиях, присланных «Кассини», и вовсе какое-то бесконечное чередование полосок, словно перед нами — слившиеся друг с другом штрихкоды, наподобие тех, которыми маркируют товары.

На этих же фотографиях видно, что кольца Сатурна окрашены в розовые, серые и коричневатые тона. Эта окраска свидетельствует, что внутри льдинок, составивших кольца, имеются камешки или какие-то иные включения.

У колец Сатурна, как показал зонд «Кассини», есть и своя собственная «атмосфера», состоящая из молекулярного кислорода. Под действием ультрафиолетовых лучей Солнца молекулы воды «вымываются» из льдинок, составляющих кольца Сатурна, а затем распадаются на водород, а также молекулярный и атомарный кислород. Легкий водород улетучивается в межпланетное пространство. Атомарный кислород снова вмерзает в льдинки, а молекулярный — облачком окружает кольца. Их материал, впрочем, постоянно пополняется веществом с поверхности спутников Сатурна — иначе бы кольца испарились за несколько сотен миллионов лет.

Среди гипотез, объясняющих происхождение колец, наиболее популярны две.

• Быть может, один из спутников Сатурна, представлявший собой гигантскую глыбу льда, когда-то столкнулся с астероидом или кометой и полностью разрушился, распавшись на бессчетное множество глыб и крупиц.

• Возможно, кольца Сатурна состоят из вещества, сохранившегося еще со времен формирования Солнечной системы. Из-за частых столкновений друг с другом, а также действия мощных приливных сил эти глыбы так и не составили один-единственный спутник.

Кольца Сатурна поныне претерпевают постоянные пертурбации. Глыбы, образующие их, — в основном обычные водяные льдины, — то разрастаются, то раскалываются. Некоторые глыбы, сталкиваясь на небольшой скорости друг с другом, сливаются воедино.

Однако, по мнению американского астронома Мэтью Тискарено, посвятившего этой проблеме статью в журнале «Science», миниатюрные луны вряд ли могли образоваться путем постепенного слияния отдельных глыб. Вероятно, они — продукт катастрофы, столкновения с крупным космическим телом. Об этом косвенно свидетельствуют и снимки, сделанные «Кассини». Не ясно только, когда состоялась эта коллизия и как она протекала. Можно лишь приблизительно оценить размеры пострадавшего объекта, определив общую массу сатурнианских колец. В сумме они весят почти как один из спутников Сатурна — Мимас.

Этот спутник диаметром 400 километров виден в окуляр телескопа. Его поверхность рассечена огромным кратером шириной 130 километров. Астрономы полагают, что это след от падения гигантского метеорита и что тело несколько большего размера могло расколоть Мимас на части. Он уцелел и выглядит теперь неприметным светлым пятнышком, мерцающим близ кромки кольца.

Его собрат по несчастью, если верна догадка Тискарено и Ко, давно «расплющился», распался на множество осколков, превратился из второсортной луны в огромное яркое кольцо. Теперь он — точнее то, что от него осталось, — выглядит куда эффектнее. Лишь кое-где это светящееся кольцо рассекают полосы, заполненные пылью; та напоминает материал, покрывающий поверхность одной из лун Сатурна — Фебы. Это лишний раз подтверждает догадку, что кольца Сатурна образовались в результате разрушения одного из спутников.

Так ли это? Тайна колец Сатурна окончательно не разрешена. Немало загадок хранят и его спутники.

Сила притяжения планет-гигантов, Юпитера и Сатурна, так велика, что их окружает теперь огромная череда лун. Чем пристальнее мы наблюдаем за тем же Сатурном, тем больше становится число его спутников. Так, за полгода, с декабря 2004 по апрель 2005 года, американские астрономы Дэвид Джуитт, Ян Клейна и Скотт Шеппард общими усилиями увеличили число известных нам спутников Сатурна с 34 до 46. Все это — глыбы диаметром от 3 до 7 километров.

Из 12 «новых» спутников одиннадцать — «ретрограды»; они вращаются навстречу Сатурну, словно пытаясь вырваться из поля его притяжения и, — как щепки, раз подхваченные рекой и неуклонно уносимые ею, — не могут вырваться и неизменно кружат по незримому, но накатанному пути, по сильно вытянутой орбите, наклоненной относительно экваториальной плоскости Сатурна. Очевидно, они и впрямь были подхвачены Сатурном, как щепки, случайно сблизившись с ним, а потому так странна их траектория, так сильно вытянуты и наклонены их орбиты. К числу пленников Сатурна можно отнести и такой известный спутник, как Феба (диаметр 220 километров).