7K
Анализ данных, собранных космическим аппаратом «Cassini» на последних этапах его миссии перед погружением в атмосферу Сатурна, позволил команде астрономов оценить массу твердого ядра планеты, возраст и массу ее колец, а также облачную структуру внешних слоев. Результаты исследования представлены в журнале Science.
«Одним из последних заданий «Cassini» перед смертью в водородно-гелиевой атмосфере Сатурна были пролеты между планетой и ее кольцами, которые впервые позволили нам точно вычислить их гравитационное влияние на зонд, массу и возраст», – пишут авторы исследования.
Возраст колец Сатурна является давним предметом споров среди ученых-планетологов. Некоторые считают, что они сформировались вместе с гигантом 4,5 миллиарда лет назад из ледяных обломков, оставшихся на орбите после образования Солнечной системы. Другие, что кольца очень молоды и что Сатурн в какой-то момент захватил объект из пояса Койпера или комету, а затем постепенно «раздробил» его или ее, превратив в скопление обломков на своей орбите.
Теперь в этом споре, скорее всего, поставлена точка. Расчеты показали, что масса колец Сатурна составляет около 40 процентов массы его спутника Мимаса, который в 2 тысячи раз «легче» Луны. Это говорит о том, что самая яркая отличительная особенность планетарного масштаба в Солнечной системе возникла менее 100 миллионов лет назад, а, возможно, еще позже – всего 10 миллионов лет назад. Выводы основаны на связи, которую ученые ранее установили между массой колец и их возрастом. Меньшая масса (данные «Voyager» показали массу в 0,75 массы Мимаса, а моделирование – в 2,8 масс Мимаса) указывает на более позднее формирование, так как изначально они почти полностью состояли из блестящих ледяных частиц, однако со временем загрязнялись межпланетным мусором и тускнели. Эта эволюция является ключевой в определении момента зарождения колец.
Новая оценка массы колец опирается на измерения отклонений в траектории «Cassini» под действием гравитации колец в моменты, когда космический аппарат пролетал между ними и Сатурном на последнем этапе своей миссии в сентябре 2017 года. С самого начала колебания в движении зонда стали расходиться с прогнозными, основанными на моделях. И только когда ученые учли очень глубокие потоки в атмосфере Сатурна, измеренные «Cassini» в момент погружения в нее, данные приобрели смысл и позволили им рассчитать массу колец.
«Когда я впервые посмотрел на данные, я не поверил в них, потому что доверял нашим моделям, и мне потребовалось некоторое время, чтобы осознать эффект, который приводил к несоответствию измерений и прогнозов. Оказалось, что виной всему огромные экваториальные потоки в атмосфере Сатурна, простирающиеся на 9 тысяч километров вглубь планеты. Раньше мы думали, что его облака похожи на земные, то есть представляют собой тонкий слой, почти не содержащий массы, однако на самом деле они очень массивны», – пояснил Буркхард Милитцер, ведущий автор исследования из Калифорнийского университета (США).
Планетологи также выяснили, что верхние облака на экваторе Сатурна вращаются на 9 минут быстрее, чем глубинный слой, затрачивая на один оборот 10 часов 33 минуты. «Открытие глубоких вращающихся слоев является удивительным откровением. Вопрос в том, что это может нам рассказать о недрах Сатурна», – добавила Линда Спилкер, член научной команды миссии «Cassini» из Лаборатории реактивного движения NASA.
Стоит отметить, что оценка массы скалистого ядра планеты осталась на прежнем уровне и составила от 15 до 18 земных.