6-те големи открития на 'Касини'

Касини стартира от Кейп Канаверал, Флорида през 1997 г. , прекара седем години на път и 13 години в орбита около Сатурн. На 15 септември той се пожертва в името на потенциално обитаемите луни на планетата, потъвайки и изгаряйки в атмсферата й.

^{НАСА. Стартирането на "Касини" на 15 октомври 1997 г}.

Това грандиозно изстрелване от военновъздушната база "Кейп Канаверал" се случи на 15 октомври 1997 г. Стартира първата мисия посветена на планетата Сатурн, Касини - предназначена да наблюдава пръстеновидната планета, да заснеме изображения и спектри, пръстените и луните й. Комплексът бе оборудван и със сондата "Хюйгенс", която ще слезе на огромната луна на Сатурн, Титан. Снабдена с радиоизотопен генератор, сондата Касини разполага със собствена мощност на борда си на базата на ядрен разпад, което ще продължи десетилетия и ще позволи да се направят много научни открития от разстояние.

^{NASA / ESA / Italian Space Agency; JPL-Caltech}

^{Схема на космическия апарат "Касини", включително различните инструменти и бордови устройства и сондата "Хюйгенс", показана една година преди старта.}

Касини достигна целта си през 2004 г., след седемгодишно пътуване през Слънчевата система. Когато пристигна до Сатурн, той веднага започна да изпраща данни и завършва четиригодишната си основна мисия без никакви проблеми през 2008 г. Той открива допълнителни пролуки в пръстените на Сатурн, бури и вихрушки на сатурновата повърхност, допълнителни спътници, установи наличието на разнообразие от молекули, а сондата "Хюйгенс" дори откри доказателства за морета от течен метан на повърхността на Титан. И въпреки тези огромни успехи, шест открития се открояват като най-важни за мисията на Касини.

 ^{NASA / JPL-Caltech / Space Science Institute}

^{Северният полюс на снимка от 2013 г., в истински цветове, бе в синьо, когато Касини за пръв път влезе в орбита около Сатурн. Но през последните няколко години, той започна много бавно да преминава от синьо в жълто.}

1. Полярният шестоъгълен ураган на Сатурн

Макар че намеци за такава структура бяха открити от Вояджър, едва когато Касини я засне, стана ясно, че Сатурн има шестоъгълна буря, която непрекъснато бушува около северния му полюс. Последица от динамиката на флуидите и хаотичната, но бързо променяща се атмосфера на Сатурн, това е първата такава буря, открита някога в газовия свят. С над 32 000 км ширина, бурята започва на 78 градуса и се простира надолу на около 100 километра.

 ^{NASA / JPL-Caltech / Space Science Institute}

^{Тази снимка с фалшиво оцветяване на северния полюс на Сатурн подчертава различните характеристики вътре и около шестоъгълника, включително северния полярен вихър.}

За разлика от други атмосферни особености, шестоъгълникът не променя географската си ширина с течение на времето. Моделът на движещия се на изток въздушен поток с 360 км / ч. около очертанията на шестоъгълника, съчетан с въздушния поток с по-малка ширина, може да се възпроизведе в компютърни симулации като се получава също шестоъгълник. Може би най-забележителното е, че полярният вихър около северния полюс се държи много подобно на око на ураган, където също има пролука в облаците, която се спуска надолу, доколкото може да се види от данните на Касини.

^{NASA/JPL-Caltech/SSI/Hampton University} 

^{Анимация на шестоъгълника на Сатурн от около 70 отделни кадри.}

Самата полярна буря на Сатурн е с диаметър 2 000 километра и остана непрекъснато през 13-те години наблюения на Касини. Може би най-забележителното е, че през последните години цветът на този вихър е започнал да се променя. 

 ^{NASA / JPL-Caltech / Space Science Institute}

^{Изображения на северния полюс на Сатурн, 2012 (L) и 2016 (R) и двете направени със широкоъгълната камера на Касини. Разликата в цвета се дължи на промените в химичния състав на атмосферата на Сатурн, предизвикани от преки фотохимични промени.}

Причината за това е самото Слънце. Северният полюс на Сатурн е бил наклонен настрани от Слънцето и се обръща към Слънцето, когато наближава 2015. През 2016 г. стана ясно - цветът на полярния шестоъгълник се променя, тъй като се намира на пряка слънчева светлина. Сатурн има 29-годишен орбитален период около Слънцето и нямаше как Касини да забележи тази промяна по-рано. Това стана само благодарение на удължената продължителност на мисията.

 ^{NASA / JPL-Caltech / Space Science Institute}

^{В продължение на период от 8 месеца избухна най-голямата буря в Слънчевата система, обкръжавайки целия газов гигант и способна да събере от 10 до 12 земни кълба в себе си.}

2. Най-голямата, известна досега, буря в Слънчевата система

Подобно на всички планети с атмосфера, Сатурн има своето метеорологично време, пълно с големи и малки бури. Докато мисията "Касини" успя да открие редица интересни елементи на пръстеновия свят като дълголетния полярен шестоъгълник и драконовата буря на южното полукълбо, най-зрелищното явление се появи през 2011 г. в северното полукълбо, обхващайки цялата планета, която се прелива и продължава повече от 200 дни. Изображенията показаха, че бурята мигрира през сатурновата повърхност със 100 километра в час.

^{NASA / JPL-Caltech / Space Science Institute}

^{Сатурн по време на бурята във фалшиви цветове. Липсата на белезникаво/синьо в буря показва липсата на метан. Окото на бурята е богато на метан; опашката на бурята е бедна на метан. Яркото синьо в ръбовете на пръстена е от воден лед.}

Сред няколкото хиляди бури от такава величина, които са били наблюдавани на всеки 20-30 години още от 1876 г., тази е най-голямата и най-продължителната. Астрономите откриха, че тези бури са притиснати от водните пари в долните слоеве на атмосферата на Сатурн. Като по-тежка не само от водорода и хелия, но и отметан, наситената водна пара образува слой под външната екзосфера на Сатурн, изолирайки вътрешната част на планетата. Когато външните слоеве се охладят толкова много, че потънат, те позволяват на вътрешните, влажни слоеве - и бури - да се появят отново. Следващата голяма сатурнова буря, предсказана за 30-те години на 20-ти век, ще даде възможност на учените да научат колко вода съдържа опръстенената планета.

^{NASA/JPL-Caltech/Space Science Institute}

^{Вълничките от вътрешната или външната страна на пролуката между пръстените се дължат на намесата на вътрешната за пръстените луна, тъй като вътрешната част обикаля  по-бързо, а външната част се движи по-бавно в съответствие със законите на Кеплер.}

3. Структура, вълни и релеф на пръстените на Сатурн

Сатурн е забележителен по много начини - сред всички планети, за които знаем, той има най-малко гъстия, но също така и единствения видим набор от пръстени. Съставени от лед и прахообразен материал, тези пръстени не са солидни, а се състоят от частици, които преминават заедно, залепнали за кратко и разкъсвани от приливните сили, упражнявани от Сатурн и преминаващите негови спътници.

^{NASA/JPL/Space Science Institute}

^{Малките спътници в пръстените на Сатурн, като например в "Енке Гъп" или "Келер Гъп", могат да се изправят бръчките и вълните в пръстените от двете страни.}

Самата пръстеновидна система е с дебелина само 10 метра до 1 километър и може да е толкова стара, колкото самия Сатурн. Когато пръстените на Сатурн се наблюдават откъм ръба, благодарение на ъгъла, който пръстените правят със Слънцето, дребните несъвършенства в ледените кристали могат да се видя по хвърлените пленителни дълги сенки върху останалата част от самите пръстени.

^{NASA/JPL/Space Science Institute}

^{Въпреки че самите пръстени са невероятно тънки с височина на места сантиметри, те могат да се видят с огромни сенки близо до равноденствието на Сатурн.}

Основните пръстени се простират от 7000 км до 80 000 км над екватора на Сатурн - повече от радиуса на Сатурн. Състоят се от 99,9% воден лед. Пръстеновата система има хиляди тънки пролуки и е била по-дебела и по-разнообразна в миналото. Някога скалистият материал се е слял в спътници, но водните пръстени ще останат толкова дълго, колкото ще съществува нашата Слънчева система.

^{NASA/JPL/Space Science Institute}

Видими и радиоизображения на пръстените на Сатурн и тяхната структура, получени от Касини. Макар че са силно отразяващи и са съставени предимно от воден лед, пръстените проявяват различна степен на оптично и радиоотражение, като последните позволяват много по-рязки изображения.

 ^{NASA / JPL}

^{Двутоналната природа на Япет бе загадка около 300 години, но най-накрая бе решена от мисията "Касини" през 21 век.}

4. Разкрита бе тайната на двуцветната природа на Япет

Япет е втората открита луна на Сатурн и може би една от най-мистериозните. Не само заради екваториалния ръб и големия орбитален наклон, а  защото едната половина от този спътник е светла и отразява като лед, а другата половина е с 80% по-тъмна. Какво прави Япет двулик? Не наклона на орбитата му, а фактът, че е най-далечната голяма луна от Сатурн и присъствието на друга, също забележителна луна още по-далеч.

^{NASA/JPL/Space Science Institute}

^{Сатурновият спътник Феба с по-тъмния си цвят с повърхност от пемза и ретроградната орбита, е почти сигурно "уловен" обект, а не луна, подобна на повечето други, които са се образували заедно със самата сатурнова система.}

Отвъд орбитата на Япетс се крие луна, която не прилича на никоя от намиращите се на орбита около Сатурн - Феба. Фаба не е съставена от същите материали, от каквито са другите Луни на Сатурн, а освен това тя обикаля в обратна посока от всички останали. Вместо да обикаля (гледайки надолу от северния полюс) по посока обратна на часовниковата стрелка около планетата-майка, както правят всички останали, Феба се върти по часовниковата стрелка около Сатурн. Защо? Защото Феба не произхожда от Сатурн, а е по-скоро уловен обект пт Пояса на Кайпер. Феба по състав отговаря на най-големия, най-неуловим пръстен в Слънчевата система.

^{NASA/JPL-Caltech/Keck}

^{Данни от инфрачервия диапазон от космическия телескоп Spitzer доведоха до откриването на изцяло нов пръстен около Сатурн, благодарение на предшестващи  данни, получени от Касини.}

Открит едва през 2004 г. с инфрачервения космически телескоп Spitzer, пръстенът на Феба е дифузен пръстен от отломки, произхождащ от Феба и е изключително тъмен. Това също е невероятна рядкост - материалът има плътност от около седем прашинки  на кубичен километър. Разбира се, тъй като тези отломки се въртят около Сатурн в противоположна посока от всички други спътници, най-външните спътници на Сатурн могат да "заорат" в тях, излагайки челната си страна на тези тъмни отломки. Точно това се е случило с Япет, който се е забил в пръстена от отломки на Феба.

 ^{Smithsonian Air & Space, derived from NASA / Cassini images}

^{Изображения на Сатурн, Япет, Феба и орбитите на Япет и външния F-пръстен на Сатурн за мащаб. Това е сложен процес, който в крайна сметка е отговорен за двуцветната повърхност на Япет.}

Тъй като Япет е приливно свъзан със Сатурн - което означава, че една и съща "страна" винаги е насочена напред, когато се движи по орбитата си - предната част на спътника натрупва този тъмен материал, докато задната страна остава чиста. По-тъмният материал, събран от едната страна на Япет, става по-горещ от по-светлия материал и това води до сублимация на повърхностния лед. В тази газообразна фаза има значително количество кинетична енергия. Недостатъчна е, за да се измъкне от гравитацията на Япет, но е достатъчна, за да може да мигрира към светлата страна, където остава стабилна, създавайки двуликата природа на Япет. Спектроскопските възможности на Касини дадоха ключовете за загадката.

^{NASA / Cassini-Huygens mission / Imaging Science Subsystem}

^{Високоотражателната повърхност на ледената луна на Сатурн, Енцелад, показва наличието и изобилието на постоянно свеж повърхностни лед, както никоя друга луна в Слънчевата система.}

5. Потенциалът на Енцелад за живот в подземния океан

От изображенията, направени от Касини, се вижда, че Енцелад има повърхност с гладък, ярък лед. Толкова ярък, че държи рекорда за най-отразяваща луна в Слънчевата система. Но тази гладка повърхност показва пукнатини навсякъде. Енцелад се намира точно в центъра на Е-пръстена на Сатурн и това не е съвпадение - това е отговорът за създаването на пръстена.

^{NASA/JPL/Space Science Institute}

^{Дифузният ярък, но леден "Е пръстен" и "яркото място" на луната Енцелад, която е причината за съществуването на пръстена.}

Леденият материал от повърхността на Енцелад се сгъстява и загрява от приливните сили на Сатурн, създавайки подземен океан от солена вода. Тази вода се изтласква с такава сила, че се отскубва от гравитацията на Енцелад, като голяма част от нея образува отразяващия Е-пръстен. На Енцелад трябва да има вода, топлина и органични молекули, което го прави един от най-вероятните кандидати за живот в нашата Слънчева система.

^{NASA / Cassini-Huygens mission / Imaging Science Subsystem}

^{Изображение на изригване върху повърхността на Енцелад (вляво), показано заедно със симулация на изригването, създадена от учени на Земята (вдясно). Благодарение на мисията "Касини" успяхме да разберем какво става в този леден свят.}

Доказано е, че има вода, а приливните сили на Сатурн осигуряват необходимата топлина. Въз основа на наблюденията на други тела в Слънчевата система, Енцелад вероятно съдържа и необходимите съставки за възникването на живот. 

^{NASA/JPL/Space Science Institute}

^{Това фалшиво цветно изображение на джетове (сините области) в южното полукълбо на Енцелад е направено с тясноъгълната камера на Касини на 27 ноември 2005 г.}

Тези гейзери могат да бъдат идеални цели за бъдещи мисии, които търсят извънземен живот. Предпоставките са на мястото си. Възможността е прекалено голяма, за да се игнорира.

^{NASA / JPL-Caltech / Space Science Institute Уникална гледна точка в сянката на Сатурн, атмосферата, основните пръстени и дори външният Е-пръстен са видими, заедно с празнините на сатурновата система, по време на затъмнение. Планетата Земя също е там.}

6. И накрая отново открихме Земята

Докато пътуваше през Слънчевата система, Вояджър за пръв път показа "бледата синя точка". Иззад сянката на Сатурн, предпазващ Касини от Слънцето, той погледна назад към Земята, докато заснемаше тази снимка. Докато пръстените и атмосферата на самия Сатурн са ярко осветени, една точка от бледа синя светлина изпъкна между останалите. Това не бе образ на далечна звезда, нито на малка сатурнова луна. Тази точка бе нашият дом: Земята.

^{NASA / JPL-Caltech / Space Science Institute}

^{Земята и Луната под силуета на пръстените на Сатурн се открояват като зацапана точка на синя светлина от невероятното разстояние на Сатурн. Малкото асиметрично размазване от дясната страна на тази точка е нашия спътник Луната.}

След 20-годишно пътуване и безброй истински открития, най-голямото нещо, което Касини донесе на нас, е гледката към нашия дом. Сега, след като Касини окончателно потъна в атмосферата на газовия гигант в петък, 15 септември, бе важно да си спомним докъде стигнахме и как стигнахме до там. Нашето пътуване все още не е приключило.

Източник:

Top 6 Discoveries Of Cassini As Its 20-Year Mission Comes To An End, Ethan Siegel

Още по темата

15/09/2017

Космос

Предсмъртните снимки на Касини (видео)