Сатурн — шестая планета от Солнца, вторая по размерам после Юпитера, классифицируется как газовый гигант. Назван в честь римского бога земледелия, символ ♄. Состоит преимущественно из водорода (96,3%), гелия (3,25%) и следов воды, метана, аммиака. Внутренняя структура: небольшое ядро из железа, никеля и "льдов", слой металлического водорода и газовая оболочка. Экваториальный радиус — 60 300 км, полярный — 54 400 км, максимальное сжатие среди планет. Масса в 95,2 раза превышает земную, плотность 0,687 г/см³ — ниже воды. Ускорение свободного падения на экваторе — 10,44 м/с².

Излучает в 2,5 раза больше энергии, чем получает, благодаря сжатию и конденсации гелия. Температура ядра — 11 700 °C, масса — 9–22 масс Земли.

Среднее расстояние от Солнца — 1430 млн км (9,58 а.е.), орбитальная скорость — 9,69 км/с, период — 29,5 лет. Эксцентриситет — 0,056, в резонансе 2:5 с Юпитером.

Вращение вокруг оси — около 10 ч 34 мин, дифференциальное (разные широты вращаются по-разному). Осевая скорость на экваторе (9,87 км/с) превышает орбитальную — уникально. Связана с конвекцией и внешними факторами.

Атмосфера кажется спокойной, но ветры до 1800 км/ч. Восточные у экватора, западные к полюсам. Облака: аммиачные сверху, водяные ниже. Ураганы, как "Большой белый овал" (каждые 30 лет). Молнии вызывают бури. На северном полюсе — гигантский шестиугольник (13 800 км стороны), вращающийся за 10 ч 39 мин, с вихрем в центре. Объясняется неравномерным вращением.

Полярные сияния — яркие овалы (70–80° широты), мощностью до 300 ГВт, зависят от солнечного ветра.

Магнитное поле — дипольное, промежуточное между земным и юпитерианским. На экваторе — 21 мкТл. Магнитосфера — вторая по величине, наполнена плазмой от Энцелада.

Кольца — самая заметная система, под 28° к эклиптике. Состоят из льда (93%), пыли и элементов, диаметр 250 000 км, толщина <1 км. Основные: A, B, C, D. Щели Кассини и Энке. Удерживаются "пастухами" (Пан, Мимас) через резонансы. Происхождение: возможно, от распада спутника.

Не менее 82 спутников. Крупнейшие: Мимас, Энцелад, Тефия, Диона, Рея, Титан (5150 км), Япет. Титан — второй по величине, с азотной атмосферой, метановыми озёрами и потенциалом для жизни. Другие: Япет с разным альбедо, Диона и Рея с ледяными хребтами, Энцелад с гейзерами. Большинство в синхронном вращении.

Исследования: "Кассини" (2004–2017) изучила атмосферу, кольца и спутники; "Гюйгенс" на Титане (2005). "Вояджеры" открыли магнитосферу и шестиугольник.

Происхождение: гипотезы контракции и аккреции (два этапа формирования ядер и газовой оболочки).

*Альбедо — коэффициент, показывающий, какая доля падающего на поверхность света отражается.

Эта дихотомия настолько выражена, что первооткрыватель Кассини мог наблюдать спутник только с одной стороны Сатурна. Япет находится в приливном захвате — он всегда повернут к планете одной стороной, поэтому когда темное полушарие было направлено к Земле, спутник становился невидимым для телескопов XVII века. Именно Кассини, имея в своем распоряжении примитивные по современным меркам инструменты, был первым, кто пришел к выводу, что у Япета есть темная и светлая стороны.

Загадочный экваториальный хребет

Наблюдения космического аппарата "Кассини" выявили еще одну уникальную особенность — гигантский хребет, опоясывающий Япет точно по экватору.

Высота этого горного массива, неофициально именуемого "Стена Япета", достигает 20 километров при ширине основания до 200 километров. Протяженность этого образования составляет более 1 300 километров!

Как появился данный хребет? Есть две гипотезы:

• Когда-то у Япета была кольцевая система, которая в ходе гравитационных возмущений осела на экваторе;

• Приливные силы Сатурна сжимали и растягивали молодой Япет, внутренности которого были еще достаточно гибкими. По мере остывания спутника растягивание становилось все менее эффективным, а после и вовсе завершилось финальным сжатием и застыванием "выдавленного" материала у экватора.

Обратите внимание: хребет покрыт многочисленными кратерами, что свидетельствует о его древнем происхождении. Вероятно, Япет обзавелся им вскоре после своего формирования.

Мы не знаем никакого другого тела в Солнечной системе, обладающего подобной структурой.

Древние кратеры-великаны

Поверхность Япета усеяна гигантскими кратерами, крупнейший из которых Абим (лат. Abisme) имеет диаметр около 800 километров. Высота краев (приподнятость краев над дном кратера) этого ударного образования превышает десять километров.

Абим может быть одним из древнейших кратеров в Солнечной системе, сохранившимся с эпохи формирования планет около 4,5 миллиарда лет назад.

Тайна происхождения темного материала

Долгое время доминировала гипотеза, что темное вещество, окутывающее одно из полушарий Япета, — это пыль и органические соединения, которые были выбиты с поверхности нерегулярного спутника Фебы микрометеоритами. Однако спектральный анализ, осуществленный "Кассини", показал несоответствие составов.

Сегодня ученые склоняются к версии, что источником вещества может быть спутник Гиперион, состав которого практически идентичен темному материалу на Япете. Эта субстанция содержит водяной лед, аммиак, углерод и оксид железа, которые под воздействием космической радиации и солнечного излучения приобрели характерный красноватый оттенок.

Толщина темного слоя составляет всего несколько метров.

Ледяные полярные шапки

На полюсах Япета зонд "Кассини" обнаружил ярко-белые области, представляющие собой результат уникального процесса перераспределения водяного льда. Под влиянием солнечного света темная поверхность нагревается до 130 Кельвинов (примерно -143 градуса Цельсия), заставляя лед сублимировать, а затем выпадать осадками на более холодных полюсах.

Этот незамысловатый процесс с течением времени лишь усиливает контраст между темными и светлыми областями спутника.

Читайте также:

• Спутники Сатурна: Прометей.

• Новое исследование: спутник Сатурна Мимас скрывает молодой океан.

• Моря и озера северного полушария Титана, крупнейшего спутника Сатурна.

Но почему именно этот крошечный мир со средним диаметром в 504 километра может стать местом, где мы впервые обнаружим внеземную жизнь?

История началась в 2005 году, когда космический аппарат NASA "Кассини", проработавший в системе Сатурна с 30 июня 2004 года по 15 сентября 2017 года, заметил нечто удивительное — из южного полюса Энцелада вырывались гигантские струи водяного пара и ледяных частиц. Это событие перевернуло наше представление о малых ледяных телах Солнечной системы, которые ранее считались геологически мертвыми.

12 марта 2008 года произошло еще более удивительное событие — "Кассини" совершил невероятно смелый маневр, пролетев сквозь один из этих водяных шлейфов, чтобы поймать несколько кристаллов льда. Анализ данных показал:

• Вода подледного океана Энцелада оказалась соленой, с содержанием органических молекул и химических соединений, удивительно похожих на те, что обнаружены в глубинах земных океанов.

• В составе шлейфов было зафиксировано аномально высокое содержание метана — газа, который на Земле часто является продуктом жизнедеятельности организмов.

• В 2018 году анализ данных выявил наличие сложных органических молекул с массой более 200 атомных единиц — это уже непосредственные предшественники аминокислот, строительных блоков жизни. Кроме того, были найдены соединения фосфора, которые крайне необходимы для образования ДНК.

Все эти открытия подтвердили существование под ледяной корой Энцелада глобального океана жидкой воды глубиной до 10 километров. Но почему обнаружение жизни именно здесь стало бы настоящей научной революцией?

Ответ кроется в невероятном расстоянии. Энцелад удален примерно на 1,4 миллиарда километров от Земли. Если мы обнаружим там жизнь, которая однозначно возникла независимо от земной, это будет означать, что в одной только нашей Солнечной системе жизнь зародилась минимум дважды.

А если такое произошло в пределах одной планетной системы, то какова вероятность, что среди миллиардов звезд в нашей Галактике жизнь — это очень редкое, уникальное явление? Практически нулевая. Обнаружение даже простейших микроорганизмов на Энцеладе будет означать, что наша Вселенная, скорее всего, кишит жизнью.

Особенность Энцелада также в том, что его гейзеры буквально выбрасывают образцы подледного океана в космос. Нам не нужно бурить километры льда, чтобы добраться до воды — достаточно отправить новый космический аппарат, оснащенный самыми продвинутыми инструментами, который будет пролетать сквозь шлейфы, собирать образцы и осуществлять беспрецедентный анализ прямо на месте. Гейзерная активность делает Энцелад гораздо более доступным для исследований, чем другие миры с подповерхностными океанами, такие как Европа и Ганимед (спутники Юпитера).

Учитывая ограниченное количество энергии и питательных веществ в океане этого маленького спутника, ученые предполагают, что если жизнь там и существует, то она, вероятно, представлена простейшими микроорганизмами. Но даже такое открытие полностью перевернет наше понимание распространенности жизни во Вселенной.

Миссия NASA Europa Clipper, запущенная 14 октября 2024 года, хоть и направляется к юпитерианской Европе, она даст нам бесценный практический опыт дистанционного исследования подледных океанов. Ученые надеются, что в обозримом будущем получит финансирование миссия NASA Enceladus Life Finder, целью которой будет сбор гейзерных образцов и их изучение. Enceladus Life Finder — наша возможность получить ответ на один из самых волнующих вопросов: одиноки ли мы во Вселенной?

Читайте также:

• Если на Энцеладе или Европе есть жизнь, то мы ее легко найдем.

• NASA «Джеймс Уэбб» наблюдал огромный водяной шлейф, исходящий от спутника Сатурна Энцелада.

• Арктика может помочь исследовать подледный океан Энцелада, спутника Сатурна.