Волны в кольцах Сатурна позволили определить скорость вращения планеты

Ученые провели наблюдения колец Сатурна в беспрецедентных подробностях при помощи космического аппарата НАСА Cassini («Кассини») и теперь используют эти наблюдения для изучения недр гигантской планеты и определения скорости ее вращения. Продолжительность суток на Сатурне, согласно их расчетам, составляет 10 часов 33 минуты и 38 секунд, что на несколько секунд больше, по сравнению с предыдущими оценками, основанными на радиометрических данных, собранных при помощи космических аппаратов Voyager ("Вояджер") и Cassini. Исследователи изучили картину волн, возникающих внутри колец Сатурна в результате действия внутренних вибраций планеты. Практически кольца действуют как экстремально чувствительный сейсмограф, отвечающий на вибрации, рождающиеся внутри самой планеты. Подобно вибрациям, возникающим в недрах Земли при землетрясениях, Сатурн отвечает на возмущения, вибрируя на частотах, которые определяются его внутренней структурой. Конвекция в недрах планеты, обусловленная тепловыми потоками, является наиболее вероятным источником этих вибраций. Эти внутренние вибрации приводят к флуктуациям плотности газа в отдельных областях планеты, в результате чего гравитационное поле планеты за ее пределами флуктуирует с той же частотой.

Основным источником волн в кольцах Сатурна являются гравитационные эффекты спутников гигантской планеты, однако относительно небольшой вклад в формирование этих волн со стороны самой планеты также поддается измерениям. В новой работе группа исследователей во главе с Кристофером Манковичем (Christopher Mankovich), студентом магистратуры по направлению астрономии и астрофизики Калифорнийского университета в Санта-Круз, США, сравнила наблюдаемую картину волн в кольцах Сатурна с созданными ей компьютерными моделями. Это позволило точно определить скорость вращения газового гиганта, которая с трудом поддается измерениям другими методами, поскольку, во-первых, планета не имеет твердой поверхности с контрастными ориентирами, а во-вторых, магнитные полюса планеты совпадают с полюсами ее собственного вращения, что не позволяет использовать в качестве «метки» магнитный полюс, пояснили авторы.

Материал колец Сатурна изменяет химический состав верхних слоев его атмосферы

В новом исследовании, проведенном с использованием данных, собранных в прошлом году при помощи космического аппарата НАСА Cassini («Кассини»), совершавшего в то время свои последние витки вокруг гигантской планеты, показано, что кольца Сатурна – одни из самых удивительных объектов, наблюдаемых во Вселенной – являются более сложными с точки зрения химического состава, чем предполагалось ранее. Более того, в работе, проведенной коллективом авторов во главе с Дж.Г. Уэйтом (J.H. Waite) показано, что крайнее внутреннее кольцо D газового гиганта выбрасывает зерна пыли, покрытые «химическим коктейлем» в верхние слои атмосферы планеты с высокой скоростью по мере своего вращения. На протяжении больших отрезков времени этот падающий в атмосферу Сатурна материал может изменить содержание углерода и кислорода в атмосфере. Ранее ученые считали, что кольца Сатурна состоят в основном из воды, однако новые данные, собранные в прошлом году при помощи бортового инструмента Ion and Neutral Mass Spectrometer (INMS), показывают, что в пространстве между крайним внутренним кольцом планеты и верхними слоями ее атмосферы находится не только вода, но также метан, аммиак, монооксид углерода, молекулярный азот, а также диоксид углерода. Особенно удивительным для ученых стало обнаружение в значительных количествах метана и диоксида углерода. Это свидетельствует о том, что материал внутренней части колец Сатурна в значительной степени загрязнен «органикой», указывают авторы.

Вторым важным выводом из этого исследования стало то, что кольца теряют свой материал с более высокой скоростью, чем считалось ранее – и это показывает, что на самом деле прогнозируемая ранее продолжительность существования колец Сатурна могла быть существенно завышена, считают Уэйт и его коллеги.

В кольцах Сатурна роятся яркие «пропеллеры», показали новые снимки «Кассини»

Еще одна новость из Лаборатории реактивного движения НАСА - зонд «Кассини» детально запечатлел ближние кольца Сатурна, где в большом количестве были замечены яркие вихри и волны, то есть своеобразные «пропеллеры». Вообще, по мнению ученых, возникновению Сатурнианских колец послужил разрушившийся планетный «зародыш» еще в период образования Солнечной Системы. Они считают, что тот подобрался к гигантской планете на слишком близкое расстояние, и приливные силы разорвали его, раздробив на огромное количество мельчайших осколков. Те, что были более плотными стали «обедом» для Сатурна и Титана, а из оставшихся образовался «строительный» материал для будущих колец.

На последних полученных с зонда «Кассини» снимках, которые он сделал во время своего последнего пролета в промежутке между Сатурном и его кольцами, можно увидеть наличие своеобразных «складок», «соломинок», и «пропеллеров», разгуливающих на поверхности кольца А - это самый ближний, расположенный к планете, газопылевой диск. Еще когда «Кассини» только вышел на орбиту Сатурна, это было в 2004 году, ученые уже с тех пор не оставляют тему этих структур. Но в первый раз они были сфотографированы зондом только в начале этого года, когда начались финальные пролеты зонда через кольца Сатурна, завершающие его работу на орбите.

Благодаря новым снимкам появилась возможность «связать» между собой большие «пропеллеры», заснятые зондом в начале его миссии, которые как считается, имеют отношение к присутствию лун внутри Сатурнианских колец из газа и пыли, и недавно обнаруженные подобного типа структуры небольших размеров. Досконально изучив их, удастся ответить на вопросы о причине возникновения этих лун, времени их зарождения и продолжительности жизни.