Вращение Сатурна выдаст тайну образования планет-гигантов
Сатурн вращается немного быстрее, чем считалось ранее. Об этом говорит новый анализ данных, полученных от американской межпланетной автоматической станции "Кассини" (Cassini). Кроме того, новые результаты способны оказать поддержку теории, согласно которой газовые планеты-гиганты (подобные Сатурну) сформировались за поистине ничтожный (по космическим масштабам) промежуток времени - за тысячи, а не за миллионы лет.
Быстрое вращение Сатурна служит причиной заметного "разбухания" его экватора - этот эффект заметнее, чем у какой-либо другой планеты Солнечной системы. Но точные параметры вращения до сих пор оставались под вопросом. Значение периода, равное 10 часам 39 минутам, пришло к нам еще из прошлого века. Оно было основано на периодических колебаниях излучаемых радиоволн, измеренных АМС "Вояджер" (Voyager) в 1980 году. Однако в 2006 году изучение магнитосферы планеты, проведенное уже "Кассини", указало на, возможно, более длительный период вращения Сатурна - 10 часов 47 минут (соответствующая статья была опубликована 4 мая 2006 года в журнале Nature). Поскольку истинный период вращения планеты (ее ядра) не может "плавать" - он должен быть чрезвычайно устойчивым (устояться за миллиарды лет), - ученые стали подозревать, что вариации радиоволн и магнитного поля с истинным периодом вращения связаны не жестким образом.
Периодический сигнал, отслеженный магнитометрами "Кассини", достаточно слаб и не может сравниться с соответствующими показателями Юпитера (из-за своей слабости он не регистрировался предыдущими миссиями). Дело в том, что магнитная ось Юпитера в отличие от Сатурна не совпадает с его осью вращения (подобное несовпадение имеет место и в случае нашей Земли). Сатурнианские магнитные пульсации объясняются не "биениями" магнитной оси, а какой-то небольшой магнитной аномалией, возможно, связанной с природой твердого ядра этой планеты.
Стоить заметить, что еще в конце XVIII столетия Уильям Гершель предполагал, что сутки на Сатурне длятся примерно 10 часов, так что прогресс, достигнутый в уточнении параметров вращения Сатурна в XX веке и в начале XXI века, нельзя назвать впечатляющим... Может ли существовать какой-то более надежный метод измерения истинного периода вращения планеты? Американские специалисты Джон Андерсон (John D Anderson) из концерна Global Aerospace в Алтадине (пригород Лос-Анджелеса, штат Калифорния) и Джеральд Шуберт (Gerald Schubert) из Калифорнийского университета в Лос-Анджелесе (University of California in Los Angeles - UCLA) утверждают, что они такой способ нашли. Согласно их расчетам, настоящий период вращения твердой сердцевины Сатурна составляет 10 часов 32 минуты, и таким образом он на 7 минут короче, чем период, полученный "Вояджером" (публикация 7 сентября в журнале Science).
Андерсон и Шуберт взяли за основу точную форму Сатурна, использовав замеры радиуса, проведенные зондами "Пионер-11" (Pioneer 11) и "Вояджерами" 1 и 2. К тому же были учтены наблюдения "Вояджеров" за мощными ветрами на планете, ведь их вариации также связаны с формой планеты. Учитывая всю эту информацию, были проведены вычисления скорости вращения планеты при условии, что это вращение будет приводить к наблюдаемым искажениям ее формы. Кроме того, изучение гравитационного поля Сатурна, проведенное уже "Кассини", использовалось для оценки распределения масс внутри самой планеты (это отражается на "вязкости" ее вращения). К сожалению, распределение масс, полученное таким способом, нельзя считать достаточно детализированным для того, чтобы надежно определить размер твердого ядра внутри Сатурна.
По мнению Морриса Подолака (Morris Podolak) из израильского Тель-Авивского университета, новая оценка параметров вращения Сатурна заставляет предположить, что его ядро заметно меньше, чем 10-20 масс Земли (т.е. прежняя оценка). В этом смысле Сатурн все больше сближается с Юпитером (об этом говорится в комментарии Подолака, сопровождающем данное исследование). С этим согласен и Джон Андерсон, но его соавтор Шуберт считает, что говорить о размерах ядра рано, необходимо провести дополнительное моделирование.
Оценки массы ядра могут иметь большое значение для теорий формирования газовых гигантов. Дело в том, что известная теория "аккреции на ядро" ("core accretion") исходит из того, что первоначально формируется твердое или жидкое протопланетное ядро, которое затем собирает на себя обширные газовые скопления, получая газ из протопланетного диска, которым окружена молодая родительская звезда. Этот двухэтапный процесс должен занимать свыше миллиона лет.
Альтернативная теория - "модель неустойчивости протопланетного диска" ("disc instability") - говорит о том, что для формирования планеты-гиганта достаточно нескольких тысяч (или даже сотен) лет и происходит оно за счет коллапса фрагментов газопылевого диска. В этой модели тяжелые материалы в процессе строительства планеты также идут в ход (поступая из скоплений в протопланетном облаке), и они также формируют твердое ядро, однако это ядро оказывается довольно скромным - всего лишь в несколько раз превосходит массу Земли. Небольшое ядро Сатурна, очевидно, лучше согласуется со сценарием дисковой неустойчивости.
Источник:
'Saturn's dizzying spin hints at quick birth - New Scientist
Ссылки:
How long is a day on Saturn? - Science Blog (PPARC News Release)
Saturn's days longer than thought - ABC/Reuters
Saturn's rotation puts astronomers in a spin - New Scientist
How to measure a gaseous planet like Saturn - Scenta
Length of Saturn's Day Updated Based on Mystery Signal - Space.com
Справка
"Кассини-Гюйгенс" (Cassini-Huygens) в системе Сатурна (основные этапы)
21:10 (EDT, восточное поясное время), 30 июня 2004 года - поворот антенны космического корабля (с тем, чтобы экранировать аппарат от космической пыли в тот момент, когда он пересекает плоскость колец Сатурна).
22:36, 30 июня 2004 года - запуск двигателя для торможения космического корабля и перехода на вытянутую эллиптическую орбиту. Двигатель работал приблизительно 96 минут.
23:54, 30 июня 2004 года - "Кассини" захвачен гравитацией Сатурна и вышел на заданную орбиту.
12:03, 1 июля 2004 года - наиболее близкий подход к Сатурну за все время экспедиции - 19 980 километров от вершин облачности Сатурна.
12:12 - 12:22, 1 июля 2004 года - окончание работы двигателя.
12:35, 1 июля 2004 года - космический корабль начал съемку колец Сатурна.
26 октября 2004 года - начало экспедиции к Титану.
25 декабря 2004 года - отделение зонда "Гюйгенс" от "Кассини".
14 января 2005 года - спуск "Гюйгенса" в атмосферу Титана (начало спуска - 5 часов утра (EST)).
1 августа 2005 года - сближение со спутником Сатурна Мимасом.
23 сентября 2005 года - сближение с Тефией.
25 сентября 2005 года - сближение с Гиперионом.
10 октября 2005 года - сближение с Дионой.
25 ноября 2005 года - сближение с Реей.
3 декабря 2007 года - сближение со спутником Сатурна Эпиметеем.
Источник:
NASA
Справка
История полета АМС "Кассини-Гюйгенс" (Cassini-Huygens)
15 октября 1997 года - "Кассини-Гюйгенс" запущен с мыса Канаверал (Флорида, США) ракетоносителем Titan 4B/Centaur.
26 апреля 1998 года - маневр в гравитационном поле Венеры для набора необходимой скорости.
24 июня 1999 года - повторный маневр в гравитационном поле Венеры.
18 августа 1999 года - маневр в гравитационном поле Земли (мимо Земли корабль прошел со скоростью 69 тысяч км/час).
30 декабря 2000 года - последний маневр в гравитационном поле Юпитера. Фотографирование этой планеты-гиганта. "Кассини-Гюйгенс" находился в окрестностях Юпитера вместе с "Галилео" (Galileo), все еще облетающим к тому времени по орбите эту планету (с конца 1995 года), таким образом впервые два космических корабля исследовали газового гиганта одновременно. 30 декабря зонд ближе всего подошел к Юпитеру - он был на расстоянии в 10 миллионов километров от внешних орбит его крупнейших спутников - Ио, Европы, Ганимеда и Каллисто.
11 июня 2004 года - "Кассини-Гюйгенс" сблизился с Фебой - одной из крупнейших лун Сатурна, добыв доказательства того, что этот спутник может быть замерзшим артефактом времен формирования Солнечной системы (приблизительно четыре миллиарда лет назад).
Источник:
NASA
Справка
Солнечная система
Меркурий: диаметр - 4 880 км, среднее расстояние от Солнца - приблизительно 58 млн км
Венера: 12 140 км, 108 млн км
Земля: 12 756 км, 150 млн км
Марс: 6 787 км, 228 млн км
Юпитер: 142 800 км, 778 млн км
Сатурн: 120 660 км, 1,4 млрд км
Уран: 51 118 км, 2,9 млрд км
Нептун: 49 528 км, 4,5 млрд км
Ранее планетой считался также Плутон: 2 300 км, 5,9 млрд км
Статьи по теме
Измерена истинная продолжительность суток на Сатурне
Измерение периода вращения планет с твердой поверхностью для астрономов сейчас не составляет особого труда, а вот в случае газовых гигантов наподобие Сатурна проблемы до сих пор остаются. Из разразившегося кризиса позволили выбраться измерения параметров магнитного поля гигантской планеты.
Инопланетяне в кольцах Сатурна
Германские космофизики с помощью компьютерного моделирования показали, что внеземная жизнь могла бы существовать в форме танцующих в пространстве заряженных пылинок. Эти пылинки способны самоорганизовываться в подобие двойных спиралей ДНК и вести себя как живые организмы.
Загадки Гипериона
Один из самых необычных спутников Сатурна и всей Солнечной системы Гиперион представляет собой своего рода гигантскую морскую губку. Его исключительная пористость позволяет ему без особого для себя вреда поглощать мелкий и крупный космический мусор: метеориты просто проваливаются вглубь спутника, оставляя за собой новые глубокие дырки.
Модификации гравитационных законов бессильны перед аномалией "Пионеров"
Аномалию "Пионеров" - то есть загадочный дрейф автоматических станций, запущенных NASA к границам Солнечной системы, - нельзя объяснить с помощью каких-либо модификаций гравитационных законов. Такой вывод следует из новой работы, опубликованной норвежским физиком.
2006 год в астрономии
2006 год для астрономии не обошелся без серьезных потерь. Солнечная система "потеряла" свою девятую планету, а специалисты NASA лишились долгое время служившего им верой и правдой зонда на марсианской орбите. Однако счастливых находок было несравнимо больше.
Небывалый ураган-домосед на Сатурне
На южном полюсе Сатурна бушует ураганоподобный шторм размером в 2/3 диаметра Земли. Столь близкого подобия земным ураганам никогда еще прежде не удавалось наблюдать ни на одной планете Солнечной системы.
Предложено новое объяснение загадки Энцелада
Группа американских исследователей, возглавляемая Джоном Купером из Центра космических полетов имени Годдарда NASA в штате Мэриленд, предложила свое новое объяснение загадочного поведения спутника Сатурна Энцелада.
Что скрывают пещеры Ксанаду
Горные гряды на спутнике Сатурна Титане могут быть буквально пронизаны пещерами. Об этом свидетельствуют новые изображения поверхности гигантской луны, полученные автоматической межпланетной станцией NASA "Кассини".
И.о. Земли и Юпитера
Астрономы теперь все чаще заговаривают о существовании (и даже очень большой распространенности) во Вселенной особого типа экзопланет, не встречающихся в нашей Солнечной системе.
Астрономы заглянули в недра экзопланет
Группа европейских астрономов провела изучение внутреннего устройства так называемых "горячих юпитеров" - гигантских газовых экзопланет, расположенных очень близко к своему светилу. Найдена корреляция между количеством тяжелых элементов внутри них и степенью "металличности" родительских звезд.
Нептун навсегда разлучил братские планеты
Удалось найти самое вероятное объяснение странностям, связанным с крупнейшим спутником Нептуна Тритоном. Согласно новой теории, на заре формирования Солнечной системы Тритон не был спутником Нептуна, а входил в состав двойной планетной системы.
Тайна крена гигантских мигрантов
Предложена новая теория, объясняющая современные наклоны осей вращения к плоскости орбит гигантских газовых планет Солнечной системы - Юпитера, Сатурна и Урана. Ее автор обещает решить одну из самых больших загадок планетной космогонии.
Древнюю Землю забрызгал расколовшийся Супермеркурий
Столкновение между Протомеркурием и другим крупным протопланетным образованием (планетезималью) в условиях формирующейся Солнечной системы может объяснить необычный состав и плотность современного Меркурия.
Разрешен парадокс "Вояджера"
Новая теория претендует на объяснение того странного факта, что межпланетной станции "Вояджер-1", ставшей сравнительно недавно межзвездной, не удалось обнаружить предсказанного ранее "разогрева" аномальных космических лучей при проходе того участка, где солнечный ветер окончательно "гасится" взаимодействием с межзвездным веществом.
Энцелад мастерит кольцо Сатурна
Проанализировав данные, поступившие от приборов, установленных на американской межпланетной станции "Кассини", ученые смогли выявить источник самого удаленного и самого разреженного кольца Сатурна.
Архитектурные особенности Дионы
На ледяных пустынях спутника Сатурна Дионы царят сложные системы, состоящие из множества поколений молодых в геологическом смысле, весьма отчетливых и вместе с тем очень прихотливо переплетенных разломов.
Раскрыта тайна суперветров Юпитера
Новая компьютерная модель юпитерианской атмосферы позволила вывести заключение, согласно которому мощные ветры этой газовой планеты-гиганта порождаются ее глубинами, а для энергетической подпитки всех этих процессов используется внутреннее тепло недр.
Крошечный Энцелад может содержать компоненты жизни
С небольшим ледяным спутником Сатурна Энцеладом связаны едва ли не самые захватывающие открытия, сделанные в ходе экспедиции американской АМС "Кассини".
Энцелад: валуны над водной бездной?
Изучая новые снимки Энцелада, сделанные с рекордно близкого расстояния, ученые приходят в полное недоумение и пока не понимают, что они видят. Энцелад также уподобляют юпитерианской луне Европе и предполагают, что он тоже обладает океаном, скрытым ледяным панцирем.
Кораллы Гипериона
Устройство "пустотелого" Гипериона очень близко к тому пределу, за которым внутреннее давление, порожденное собственной гравитацией луны, начнет сокрушать хрупкий материал, в конечном счете вылепив из него что-то более близкое к сферическому объекту.
Энцелад пустил пыль в глаза ученым
Энцелад становится одним из самых интересных объектов для исследования с помощью приборов АМС "Кассини". Удалось зарегистрировать присутствие частиц пыли возле этого спутника Сатурна, а теперь планируется сблизиться с Энцеладом до экстремальных 175 км.
Причины полярных сияний на Юпитере отличны от земных
Ученым удалось получить новые сведения об источниках питания юпитерианских полярных сияний - то есть самых захватывающих и обширных "аврорах" всей нашей Солнечной системы. Тщательный мониторинг за состоянием атмосферы гигантской планеты, проводимый специалистами NASA с помощью космической рентгеновской обсерватории "Чандра", позволил обнаружить присутствие заряженных частиц, врезающихся в атмосферу над полюсами газового гиганта.
Драконов шторм на Сатурне
Большое яркое замысловатое пятно, появившееся в южном полушарии Сатурна в середине сентября прошлого года, было идентифицировано как крупная буря конвективного типа. Атмосфера Сатурна и его кольца показаны на этом снимке, сделанном АМС "Кассини", в псевдоцветах, отображающих информацию, полученную путем исследования инфракрасного диапазона.
Луны Сатурна дразнят астрономов
В вечных сумерках, которые царят во внешней части Солнечной системы, космический корабль NASA "Кассини", недавно избавившийся от своего европейского "партнера" "Гюйгенса", продолжает наматывать витки вокруг Сатурна и делать фотографии его удивительных лун.
Потеряна половина данных от "Гюйгенса"
Сбой в программе послужил причиной потери половины изображений зонда "Гюйгенс" во время его спуска к поверхности спутника Сатурна Титана. Однако оставшиеся 350 фотографий, а также показания многочисленных датчиков и данные, полученные с помощью земных телескопов и радиотелескопов, должны помочь выполнить основную задачу миссии.
Тектоническая активность на Дионе
Межпланетная станция "Кассини" переключилась на следующую свою важную цель - Диону, четвертый по величине из так называемых "классических" спутников Сатурна, известных еще в докосмическую эру. Корабль подошел к Дионе на 81 тысячу километров и прислал на Землю снимки загадочной ледяной поверхности, анализом которых теперь заняты ученые всего мира.
Юпитер поменял ПМЖ
Американские планетологи пришли к выводу, что Юпитер в молодости отстоял от Солнца на 70 миллионов километров дальше, чем в настоящее время. Эти выводы сделаны на основании компьютерного моделирования эволюции большой группы астероидов, объединенных под общим названием "Хильды".
Обитаемые планеты могут быть большой редкостью
Некоторые ученые считают, что если мы и не одиноки во Вселенной, то уж во всяком случае наш шанс установить контакт с каким-нибудь другим обитаемым миром исчезающе мал. Появилась работа, в которой утверждается, что инозведные планеты формируются в результате принципиально иных процессов, не таких, которые произвели на свет нашу Солнечную систему, и в таком случае там не может быть планет земного типа и жизни.
Тень на сатурновый плетень
Этот впечатляющий вид колец Сатурна, на которые наползает тень от самой кольценосной планеты-гиганта, демонстрирует вариации яркости, соответствующие разности концентрации орбитальных частиц, из которых и состоят эти кольца.
Снимки в УФ-лучах открывают тайну происхождения колец Сатурна
Лучшие из всех когда-либо полученных землянами фотографий колец Сатурна в ультрафиолетовых лучах показывают, что во внешней части этого величественного образования содержится гораздо больше льда, чем считалось ранее. Этот факт позволяет сделать самые далекоидущие выводы и высказать некоторые предположения о происхождении этого редкого феномена Солнечной системы.
На Титане обнаружены таинственные письмена и кучевые облака
Фотографии Титана, полученные международной автоматической межпланетной станцией "Кассини", перевернули многие предположения земных ученых, касающиеся процессов, происходящих на этом гигантском спутнике Сатурна. В случае Титана можно говорить о геологической активности, как и на Земле. Атмосфера и грунт этого спутника во многом напоминают нашу планету и могут содержать "стандартные строительные блоки" для жизни.
"Кассини-Гюйгенс" пролетел сквозь кольца Сатурна
После семилетнего полета через всю Солнечную систему космический корабль "Кассини-Гюйгенс" успешно вышел на орбиту вокруг Сатурна. Сложности и рискованности этой операции прибавило то, что земной аппарат должен был пролететь между двумя внешними кольцами Сатурна - F и G. Теперь этот орбитальный аппарат готов начать свое четырехлетнее путешествие по окрестностям кольценосного гиганта, сближаясь время от времени с его многочисленными лунами.
"Инь и ян" Япета и Сатурна
"Кассини" сделал свою первую фотографию Япета - третьего по величине спутника Сатурна. Поверхность Япета обладает необычным свойством - одно его полушарие гораздо светлее другого. Пока неизвестно, почему полушария Япета так сильно отличаются.
Снимки Фебы позволили разгадать тайну ее происхождения
Внешняя луна Сатурна Феба была сфотографирована автоматической космической станцией "Кассини" в пятницу вечером, когда аппарат пролетел на расстоянии 2000 километров от этого спутника. Фотографии уже позволили планетологам сделать некоторые важные выводы, касающиеся происхождения Фебы и ее роли в создании новых лун.
Тайна "безумных" магнитосфер Урана и Нептуна раскрыта
Геофизики, возможно, раскрыли одну из самых больших тайн Солнечной системы. Они смогли ответить на вопрос, почему магнитные поля Урана и Нептуна так сильно отличаются от магнитосфер других планет. Полученные результаты способны подсказать и новый способ дистанционного исследования внутренней структуры и состава планет с помощью измерения их магнитных полей.
На Титане вместо органической грязи нашли залежи льда
Планетологам из Университета Аризоны удалось заглянуть в небольшие "инфракрасные окна" в покрытой оранжевой дымкой атмосфере крупнейшей луны Сатурна Титана. Теория о том, что поверхность этого спутника полностью покрыта жидкими и твердыми органическими материалами, выпадающими со своеобразными "дождями" из атмосферы (липкой органической грязью), не подтверждается. Установлено наличие обширных областей водяного льда на поверхности Титана, что делает его похожим на Ганимед (крупнейший спутник Юпитера).
Атмосфера на Титане - самое близкое подобие земной
С помощью новейших телескопов с адаптивной оптикой на Титане удалось разглядеть облака и очертания континента. Эти облака, возможно, подобны летней грозовой облачности на Земле, но состоят из метана, а не из воды. Это - первый случай, когда удалось отыскать в Солнечной системе такую близкую аналогию с атмосферным водным циклом Земли.
Космический аппарат "Кассини" передал свои первые изображения Сатурна
Американо-европейский исследовательский корабль "Кассини", запущенный в 1997 году, преодолел большую часть пути от Юпитера к Сатурну и передал свои первые изображения кольценосного гиганта. "Кассини" первым из космических аппаратов выйдет на орбиту вокруг Сатурна и выпустит зонд "Гюйгенс", который совершит посадку на крупнейший спутник Сатурна Титан.
Зена - королева замороженных ангелов
Открытая недавно "десятая планета" 2003 UB313 действительно превышает по своим размерам Плутон, но совсем немного. Об этом свидетельствуют новые изображения, полученные с помощью космического телескопа "Хаббл".