5 ледяных спутников Солнечной системы, на которых может существовать жизнь
Европа, Титан, Энцелад, Ганимед и Каллисто
Внеземная жизнь может скрываться прямо на заднем дворе нашей родной планеты. Известно, что некоторые из ледяных спутников Юпитера и Сатурна могут иметь подземные океаны, в которых не исключается наличие микроскопической жизни. Даже в самых глубоких, тёмных и холодных участках Земли существуют жизненные формы, выживающие за счёт тепла и питательных веществ гидротермальных жерл. Этот факт доказывает, что жизнь может существовать даже в самых экстремальных условиях, правда, не в такой форме, какой мы привыкли видеть.
Европа
Поверхность спутника Юпитера — Европы, покрыта льдом. Поверхностная температура этого спутника составляет около −160 °C на экваторе и −220 °C на полюсах, что придаёт ледяной коре высокую прочность — её толщина составляет примерно 10—30 километров. Сейчас большинство учёных сходятся во мнении, что под поверхностными льдами Европы находится жидкий океан, в котором не исключено наличие микроскопической жизни.
О наличии жидкого океана также свидетельствуют 2 открытия, сделанные НАСА в 2012 и 2016 годах. На Европе были зафиксированы признаки выбросов водяного пара, что, вероятно, является результатом действия гейзеров. Пар, бьющий из трещин ледяной коры Европы, вылетает из них со скоростью около 700 м/с на высоту до 200 километров, после чего падает обратно. Подобные гейзеры также известны на Энцеладе, но, в отличие от его гейзеров, гейзеры Европы более мощные и выбрасывают чистый водяной пар без примеси льда и пыли.
Слева — Европа, справа — трещины на ледяном панцире спутника. Изображения сняты космическим аппаратом «Галилео»
Энцелад
Энцелад, являющийся спутником Сатурна, состоит в основном из водяного льда и имеет почти белую поверхность с рекордной в Солнечной системе чистотой и отражательной способностью. В 2005 году на его поверхности был открыт богатый водой шлейф, фонтанирующий из южной полярной области. Проведённые анализы выбросов указали на то, что они выбиваются из подповерхностного жидкого водного океана. Учёные считают, что температура его верхних слоёв может составлять около −45°С и с ростом глубины достигать +1 °С, что сравнимо с температурой арктических вод на Земле.
Согласно сведениям, собранным зондом в 2015 году при пролёте мимо Энцелада с рекордного расстояния в 25 километров, стало известно, что в выбрасываемой жидкости помимо воды также содержится большое количество водорода. Это указывает на активные гидротермальные процессы в океане Энцелада. Также учёные не исключают, что на дне океана могут происходить процессы восстановления углекислого газа до метана — подобная реакция схожа с активностью древних океанов Земли, которая стала источником энергии для первых организмов.
Слева — Энцелад, справа — водяной пар в южном полушарии Энцелада. Изображения сняты космическим аппаратом «Кассини»
Титан
Крупнейший спутник Сатурна, Титан, является единственным, кроме Земли, телом в Солнечной системе, у которого доказано стабильное существование жидкости на поверхности. Жидкость на Титане представляет собой смесь жидких углеводородов, а также подповерхностный океан, который, предположительно, обладает экстремально высокой солёностью.
Несмотря на низкую температуру, которая составляет минус 170—180 °C, Титан сравнивают с Землёй на ранних стадиях её развития. В связи с этим учёные не исключают, что на спутнике возможно существование простейших форм жизни, в особенности, в подземных водоёмах.
Слева — мультиспектральный снимок Титана, справа — ландшафт Титана в месте посадки зонда «Гюйгенс»
Ганимед и Каллисто
Спутники Юпитера Ганимед и Каллисто также могут иметь подземные жидкие океаны. Но в этих случаях их океаны были бы погребены под толстой корой, состоящей из скальных пород и льда, толщиной не менее 100 километров.
Учёные считают, что на Ганимеде и Каллисто с меньшей вероятностью могла бы зародиться жизнь, поскольку условия для жизни как таковой здесь несколько хуже по сравнению с их «водными» братьями. Например, несмотря на наличие у Каллисто водяного льда, возникновению жизни здесь мешает низкий тепловой поток из недр спутника. Поэтому на основе этих и других исследований считается, что среди всех спутников Солнечной системы у Европы и Энцелада имеются самые высокие шансы на поддержание жизни, по крайней мере, микробной. Но несмотря на это Европейское космическое агентство объявило о старте космической миссии в 2022 году в систему Юпитера, где основной упор будет сделан на исследовании Ганимеда и поиска признаков жизни на нём.
Слева -Каллисто, справа — Ганимед. Снимки с космического аппарата НАСА «Галилео»
Источник
На спутнике Сатурна нашли свежий лед
Ученые изучили данные, которые 13 лет собирал космический зонд НАСА Cassini. Исследователи заметили, что на Северном полушарии Энцелада, спутника Сатурна, есть большое количество свежего льда.
Читайте «Хайтек» в
Одним из основных мест для поиска жизни за пределами Земли в нашей Солнечной системе является луна Сатурна — Энцелад. Она покрыта ледяной коркой, под которой, как предполагают исследователи, находится вода в жидком виде. На новой карте спутника, составленной с использованием как видимого света, так и инфракрасного излучения, видно, что участки геологической активности покрыты свежей коркой льда.
Поскольку Энцелад покрыт льдом, он очень мощно отражает свет и выглядет как ярко-белый снежный ком. Чтобы понять больше об этом небесном теле, исследователи также проанализировали миссии к Сатурну, которые прошли в 2007 году.
У этого устройство был инструмент под названием «Спектрометр видимого и инфракрасного картирования» (VIMS), который записал, как свет отскакивает от Энцелада, разделяя его на различные длины волн и позволяя ученым делать выводы о том, из чего она состоит.
Уже в 2005 году исследователи уже заметили огромные шлейфы, состоящие изо льда и пара, которые предположительно выходят из океана, находящегося под поверхностью льда. Новая спектральная карта показывает, что инфракрасные сигналы четко коррелируют с геологической активностью, которую легко увидеть на южном полюсе.
Эти новые говорят о том, что Северное полушарие покрыта свежим льдом, но и о том, что в обоих полушариях произошла такая же геологическая активность — смена поверхности ландшафта.
«Инфракрасное излучение показывает нам, что поверхность южного полюса молодая, и это неудивительно, потому что мы знали о струях, которые взрывают ледяной материал», — рассказывает соавтор исследования Габриэль Тоби из Нантского университета.
Источник
Спутник атакует родную планету
Эксперты НАСА выяснили, что спутник Сатурна Энцелад извергает на «родную» планету гигантские струи водяного пара и льда. Как показали исследования, это единственный сателлит в Солнечной системе, который воздействует на химический состав своей планеты. В частности, именно он помог Сатурну сформировать одно из его знаменитых колец.
Исследования, проведенные в середине 90-х аппаратом «Вояджер» и космическим телескопом «Хаббл», дали основание подозревать, что вокруг Сатурна существуют облака, содержащие воду. В 1997 году наличие воды в верхних слоях атмосферы Сатурна было подтверждено европейской «Инфракрасной космической обсерваторией». А в 1999 году выделение воды Сатурном в дальней части инфракрасного спектра было зарегистрировано «Спутником для астрономических наблюдений на субмиллиметровых волнах» НАСА.
Энцелад — шестой по размеру спутник Сатурна, открытый в 1789 году Уильямом Гершелем и названный в честь одного из древнегреческих титанов. Его диаметр составляет в среднем 504,2 километра, атмосфера на 65 процентов состоит из водяного пара, на 20 процентов — из молекулярного водорода и на 15 процентов — из углекислого газа, молекулярного азота и моноксида углерода. Он также является одним из трех небесных тел в Солнечной системе (наряду со спутником Юпитера Ио и спутником Нептуна Тритоном), где некогда происходили активные вулканические процессы.
Ученые уже давно предполагали наличие на поверхности спутника Сатурна водяного льда, однако эта гипотеза нашла свое подтверждение лишь в начале 80-х годов прошлого столетия, когда Энцелад исследовали два зонда «Вояджер».
В 2005 году американский зонд «Кассини» зафиксировал вокруг Энцелада гигантскую оболочку, состоящую изо льда, пыли и газа. Как выяснилось, именно она «поставляет» материал для сатурнианского кольца, которое астрофизики обозначают литерой E.
В 2007 году была построена математическая модель ледяных гейзеров Энцелада, выбрасывающих на сотни километров в высоту частицы водяного пара и пыли. Было выдвинуто предположение, что под поверхностью спутника находится соленая жидкая вода, с растворенными в ней органическими веществами, больше всего в ней метана и аммиака (иногда даже эти водоемы называют «метановый океан»).
9 октября 2008 года «Кассини» нашел доказательства того, что под ледяной корой Энцелада скрывается жидкий океан, а в июле 2009 года удалось проанализировать химический состав водяных выбросов. Оказалось, что в них присутствуют метан, углекислый газ и аргон, а также аммиак и такие сложные органические соединения, как бензол и дейтерий. Это согласовывалось с теорией о том, что источником испарений является океан под поверхностью спутника.
Минувшим летом космическая обсерватория «Гершель» с помощью волн инфракрасного спектра обнаружила большое кольцевидное облако водяного пара диаметром более 600 тысяч километров и толщиной — около 60 тысяч километров, которое создает Энцелад, вращаясь вокруг Сатурна. Ранее его не удавалось зафиксировать обычными средствами наблюдения, так как водяной пар в видимом диапазоне выглядит прозрачным.
Также до недавнего времени оставалось непонятным, откуда берется вода в верхних слоях сатурнианской атмосферы. Известно, что в ее нижних слоях присутствует небольшое количество воды в газообразном состоянии, однако она не может подняться на более холодные верхние уровни атмосферы: туда водяные молекулы могут попасть только извне. Ученые предположили, что именно водяное облако, извергаемое Энцеладом, служит источником воды для этих слоев.
Это предположение подтвердили и данные, полученные «Гершелем», и компьютерное моделирование. Оказалось, что почти вся вода из облака вокруг Энцелада испаряется в космическое пространство, при этом небольшое ее количество застывает и входит в состав сатурнианских колец, и, наконец, три-пять процентов становятся частью атмосферы Сатурна.
Исследователям из НАСА удалось также подсчитать, что ежесекундно Энцелад выбрасывает через так называемые «тигровые полосы» южного полярного региона — четыре параллельно идущих трещины в ледяной оболочке спутника, размеры каждой из которых составляют около 150 километров в длину и около двух километров в ширину — около 200 килограммов водяного пара. Тот же результат ранее был получен при помощи ультрафиолетового спектрографа «Кассини». Ни один другой планетный спутник Солнечной системы не оказывает такого влияния на химический состав своей «материнской» планеты.
Читайте самое интересное в рубрике «Наука и техника»
Добавьте «Правду.Ру» в свои источники в Яндекс.Новости или News.Google, либо Яндекс.Дзен
Быстрые новости в Telegram-канале Правды.Ру. Не забудьте подписаться, чтоб быть в курсе событий.
Источник
Космический лед. Часть первая: кольца Сатурна.
Доброго времени суток, уважаемые читатели блога вольных ледорубов !
В повседневной жизни люди уже привыкли сталкиваться со льдом, заглядывая в морозильную камеру холодильника, кушая мороженое, зимой играя в снежки или катаясь на ледяной горке. Всем нам знакомы картины бескрайних полярных льдов, айсбергов и снежных шапок горных вершин. Ни для кого не секрет, что вода в твердом агрегатном состоянии существует и вне нашей планеты, и входит в состав крупных и мелких космических образований. Вот об этом мы и решили выложить небольшую серию кратких статей под общим названием «Космический лед», а открывать ее будет заметка об одном из самых интересных явлений природы — ледяных кольцах Сатурна (илл.1).
Сатурн является шестой по счету от Солнца планетой нашей Солнечной системы (расстояние от Солнца – 1 430 млн км, полный оборот вокруг Солнца Сатурн совершает почти за 30 лет) и второй по размеру после Юпитера (экваториальный диаметр около 120 000 км). Планета Сатурн, как Юпитер, Уран и Нептун, представляет собой газовое образование (газовый гигант) из водорода, гелия, аммиака, метана и прочих элементов. Ядро планеты составляют железо, никель, кремний и лед , а покрывает ядро слой металлического водорода, наподобие жидкого металла (илл.2).
Структура планеты Сатурн
Такое строение планеты означает ее малую плотность и небольшой период суточного вращения (чуть более 10 часов). Атмосфера Сатурна внешне кажется спокойной, но на самом деле это не так – благодаря сильному вращению планеты вокруг своей оси и теплу, исходящему от внутренней части, на Сатурне в течение нескольких лет дуют сильнейшие ветра со скоростью более 1500 км/ч, что и придает внешнему виду газовой планеты полосатость.
Вследствие удаленности от Солнца на Сатурне не меняется погода и отсутствует смена времен года в нашем земном понимании – здесь извечный холод с температурой –170 °С.
Отличительной особенностью Сатурна от других планет Солнечной системы, конечно же, стали его кольца. Вернее, надо сказать, что кольца имеет не только Сатурн (у Урана и Нептуна они тоже есть), но у Сатурна они ярче выражены и более заметны. Саму планету Сатурн мы можем видеть невооруженным глазом, но для рассмотрения колец уже необходим телескоп.
Кольца впервые открыл известный ученый Галилео Галилей в 1610 году. Наблюдая за Сатурном в телескоп, он обнаружил, что возле планеты имеются дополнительные образования, которые изначально были приняты астрономом за спутники, однако, через два года, при повторном наблюдении он их уже не видел. Спустя полстолетия Христиан Гюйгенс, имея в распоряжении более мощную оптику, уточнил, что образования рядом с Сатурном по форме напоминают плоское кольцо, которое расположено по экватору планеты, а так как полярная ось Сатурна имеет угол наклона по отношению к эклиптике 27°, положение Сатурна по ходу движения вокруг Солнца меняется относительно Земли, и само кольцо в определенное время разглядеть крайне трудно (илл.3).
Процесс изменения угла оси Сатурна
В дальнейшем астрономы-физики, занимавшиеся изучением Сатурна, такие как Джованни Доминико Кассини, Уильям Гершель, Джеймс Максвелл, Уильям Пикеринг и многие другие, постепенно выяснили, что вокруг Сатурна находится не одно, а несколько колец, а кроме того ими были открыты настоящие спутники планеты: Титан, Япет, Тефия, Рея и т.д.
С конца 70-х гг XX столетия и в наше время Сатурн и другие дальние планеты Солнечной системы активно исследуются, благодаря космическим аппаратам «Вояджер», «Пионер», «Хаббл», «Кассини» (илл.4).
Исследования планеты Сатурн
Техника позволила обнаружить новые спутники Сатурна и более детально изучить природу самих колец.
В результате огромного научного опыта и современных космических исследований ученые определили, что кольца Сатурна образованы частицами, вращающимися вокруг планеты, состоящими на 9/10 из водяного льда, а также углерода, пыли и тяжелых элементов. Размеры частиц варьируются от нескольких миллиметров до нескольких метров (илл.5). Плотные группирования частиц, чередующиеся с просветами, и создают для наблюдателя издалека эффект монолитных колец в виде пластин.
На сегодняшний день астрономы открыли семь колец, которые в хронологическом порядке обозначаются латинскими литерами, начиная с «А». Три из них – «A», «B» и «C», можно видеть с Земли. Большие и малые просветы между кольцами и внутри колец принято называть делениями или щелями с присвоенными им именами ученых, как например, деление Кассини, шириной свыше 4000 км (илл.6).
Структура колец Сатурна
Яркость колец определяется их плотностью; большое скопление льда создает своего рода зеркало, отражающее солнечный свет. Самое яркое – кольцо «B».
Интерес представляет соотношение ширины и толщины колец. Ближайшее к Сатурну кольцо «D» находится на расстоянии 70 000 км от центра планеты, самое отдаленное «E» – 300 000 км от центра, ширина колец различается на несколько тысяч км, а вот максимальная толщина группирований ледово-пылевых массивов не превышает 1 км (по другим данным толщина колец достигает всего лишь несколько десятков метров).
По приблизительным оценкам масса всех частиц, образующих кольца Сатурна составляет 3×10 19 кг или 30 трлн тонн.
Большие и малые просветы между кольцами
Глядя на ледяные кольца Сатурна, мы невольно задаемся вопросом, за счет чего сохраняется плоскостная концентрическая форма этих образований, их постоянное положение относительно планеты и друг друга, и как, собственно, они появились?
Относительно появления колец вокруг планеты существует несколько гипотез. По одной версии, частицы, образующие кольца, это остатки строительного материала, из которого формировалась сама планета; небольшая гравитационная сила Сатурна была неспособна использовать весь материал, но ее оказалось достаточно для удержания обломков и пыли на орбите. Вторая версия предполагает столкновение Сатурна или его спутника с другим небесным телом, в результате чего космический пришелец или спутник раскололся на мелкие фрагменты и они под действием гравитации сгруппировались в кольца. Согласно другой версии, на заре формирования Солнечной системы вокруг молодой планеты вращались крупные по размерам спутники. Гравитационная сила притягивала спутники к планете, из-за чего они друг за другом сходили со своих орбит и разрушались. Тяжелые частицы шли на дальнейшее строительство планеты, а легкие частицы в виде льда и пыли «зависали» в космическом пространстве.
Плоскостная форма колец определяется центробежной силой и, как уже было отмечено выше, гравитационной связью с планетой. Гравитация оказывает воздействие на кольца со всех сторон, но вращение частиц, позволяя им находиться на определенном расстоянии от планеты, сдерживает силу притяжения в поперечном направлении относительно оси вращения, что и придает огромному «облаку» изо льда и пыли плоский вид.
На упорядоченное строение колец и движение частиц оказывают влияние спутники, именуемые «пастухами» (илл.7).
К примеру, стабильное состояние деления Кассини, зависит от спутника Мимас, благодаря гравитационной силе которого данный просвет остается свободным от заполнения частицами. Стоит также отметить, что области колец, находящиеся ближе к планете, совершают вращение быстрее внешних областей. Средняя скорость вращения частиц в кольцах –
около 10 км/с, но относительно друг друга они движутся со скростью 1-2 мм/с, и, тем не менее, этого вполне достаточно, чтобы при столкновении они могли разрушиться, а затем из более мелких фрагментов вновь сформировались крупные.
Вид поверхности спутника Энцелад
Разрушение частиц происходит из-за их непрочной структуры – дело в том, что лед, из которого состоят частицы, представлен здесь в виде рыхлого снега.
Лед, в основной массе своей образующий кольца Сатурна, присутствует также в составе спутников этой планеты, таких как Мимас, Тефия, Феба, Елена и прочие. На Энцеладе, например, действуют гейзеры, выбрасывающие воду, которая оседает на поверхности спутника в виде инея (илл.8).
Часть поверхности Реи исполосована от ударов мелких космических тел, вследствие которых с нее выбивались ледяные массы. На Дионе также видны полосы – здесь лед заполнил внешние разломы спутника.
Космические зонды дали возможность увидеть красоту суровой планеты, строить компьютерные модели устройства планетарной системы, и в частности, колец, а художники даже создают на основе изображений фантастические картины (илл.9). Глядя на иллюстрации, нам остается восхищаться гением Творца и его величественным ледяным произведением.
Компьютерная модель гейзеров на Энцеладе
О Сатурне, его кольцах и многочисленных спутниках можно рассказать еще много интересных вещей, но дабы не утомлять читателя подробностями, мы решили ограничиться основными сведениями об этой планете.
На этом наш короткий рассказ заканчивается, и в заключение мы предлагаем вашему вниманию видеоролик об удивительной системе Сатурна, таящей в себе немало загадок, ответы на которые мы, возможно, получим в будущем при тщательном ее изучении с применением более совершенного технического оборудования.
Приятного вам просмотра!
Ждем встречи с вами в следующем выпуске рубрики «Космический лед».
Источник
