Атлас — спутник Сатурна

Атлас, снимок Кассини

Атлас, снимок Кассини

Космические тела порой принимают причудливые формы земных предметов — нашим читателям известно об астероиде Штейнс, обладающем формой бриллианта, или про луну Сатурна Метону, которая очертаниями и гладкостью — точь-в -точь куриное яйцо. А вот Атлас, спутник Сатурна, похож на летающую тарелку. Но это не след инопланетного разума, а плод сложных физических процессов в знаменитых кольцах планеты.

Характеристики Атласа

Атлас принадлежит к классу разжалованных спутников — «пастухов» колец Сатурна. Из-за близости спутника к острому краю кольца А планеты, ученые долгое время считали, что он удерживает его силой собственной гравитации. Это стало причиной пристального изучения Атласа. Хотя инструментами ученых были телескопы на Земле и в космосе, а также космические зонды у самого Сатурна, главными источниками данных были наблюдения за физическими процессами. Отслеживая то, как Атлас нагревается на Солнце и остывает в тени гиганта-Сатурна, астрономы получили важные данные о составе луны.

Немаловажную роль сыграли и гравитационные наблюдения. В системе спутников все связано между собою — даже самые малые луны невидимыми нитями тянут на себя громадин. В итоге оказалось, что Атлас никакой не «пастух» кольца — но влияние на него все же имеет. А собранные данные дали детальный портрет характеристик спутника:

  • Размеры Атласа не очень уж большие — линейные измерения луны составляют всего 40×35×18 километров. Сказывается форма летающего блюдца — ширина и длина почти в два раза превышают толщину. Средний диаметр Атласа — 30-32 километра. С такими показателями он всего 16 по размеру спутник Сатурна.
  • А вот массой спутник отличился: набрал он 6,6×1015 килограмм. В переводе на более наглядные цифры, плотность Атласа составляет всего 0.45г/см3 — всего в два раза кучнее рыхлого снега! Атлас плавал бы на поверхности воды, даже если к нему прикрепить еще один такой спутник. Только плавать он смог бы лишь только в Северном ледовитом океане — иначе быстро растает.
  • Орбитальными характеристиками Атлас не выделяется среди других внутренних лун. Так как он синхронный спутник Сатурна, период его обращения вокруг планеты равен времени полного оборота вокруг оси — около 14 часов. Притяжение спутника из-за его крошечной массы очень слабое, почти в 5 тысяч раз слабее земного. Для того чтобы покинуть Атлас, достаточно набрать скорость в 27 км/ч, что под силу даже велосипедисту.
  • Состав Атласа типичен для внутренних лун Сатурна, обращающихся близко к кольцам планеты — породы спутника представлены преимущественно водяным льдом с примесями азота, метана и различных органических соединений. Тем не менее плотность Атласа все равно в два раза меньше густоты льда. В чем дело?

Объясняют все форма и консистенция Атласа. Когда днища «блюдец» Атласа неровные и покрыты буграми, под которыми угадываются метеоритные кратеры, края очень гладкие. Это свидетельствует про их молодость: на экваторе спутника они образовались «недавно» — до десяти миллионов лет. А еще эти наросты очень и очень пористые. Структурой они напоминают наст, тонкую ледяную корку, образующуюся на подтаявшем снегу. Похожий «воздушный» лед компонует 1/4 объема Атласа — именно поэтому спутник такой легкий.

Но откуда все-таки появились образования, превратившие Атлас на нерукотворную летающую тарелку? И как это связано с его потерей статуса спутника-пастуха? Об этом астрономы узнали после изучения Атласа, которое принесло не совсем ожидаемые результаты.

История исследования Атласа

Первичный этап

Спутники Пандора (слева) и Атлас (справа) и кольцо Сатурна F.

Спутники Пандора (слева) и Атлас (справа) и кольцо Сатурна F.

Открыли Атлас, как и многие другие малые внутренние спутники Сатурна, во время пролета зонда «Вояджер-1». Человеческую часть открытия выполнил астроном Ричард Терилл, нашедший Атлас на снимках «Вояджера» от 12 ноября 1980 года. Терилл, сотрудник Лаборатории реактивного движения НАСА, во время работы в научной команде «Вояджера» обнаружил на снимках ряд спутников Сатурна, Урана и Нептуна.

Сначала спутник получил только порядочный номер S/1980 S28. Имя Атлас он получил лишь в 1983 году в честь Атласа (Атланта) — титана, который в древнегреческой мифологии был приговорен держать на себе тяжесть неба. На такое имя ученых вдохновило убеждение, что открытый спутник — пастух кольца А Сатурна, удерживающий форму его краев силой гравитации.

Однако, снимки «Вояджеров» (как и первого, так и второго) не блистали полнотой данных, когда речь шла о спутниках больших планет. Атласу, как маленькой луне, орбита которой проходит близко к ярким кольцам, не повезло вдвойне. Поэтому самая точная информация об Атласе — как и о его взаимодействии с кольцами, так и о тайне состава — была предоставлена зондом «Кассини-Гюйгенс», под прицелом которого система лун Сатурна вращается больше 10 лет.

Зонд «Кассини-Гюйгенс»

Атлас выходит из тени Сатурна

Атлас выходит из тени Сатурна

Зонд имеет двойное название из-за того, что в 1997 году одной ракетой к Сатурну было запущено одновременно два аппарата. Первым был роботизированный зонд «Кассини», предназначенный для съемки и анализа спектра Сатурна и его спутников из космоса. На борту он нес меньшего «коллегу» — модуль «Гюйгенс», предназначенный для посадки на Титан, крупнейший спутник Сатурна. Оба аппарата назвали в честь астрономов Джованни Кассини и Кристиана Гюйгенса, которым принадлежит честь открытия первых пяти спутников Сатурна.

Благодаря неусыпному и высококачественному слежению камер «Кассини», астрономы окончательно выяснили особенности взаимодействия Атласа с кольцами Сатурна и другими спутниками планеты. Исследователи нашли даже призрачное кольцо R/2004 S 1, остатки которого тянутся по орбите Атласа. В 2007 году «Кассини» пролетел в 187 тысячах километров над спутником, сумев снять Атлас точно над его северным полюсом. В столь обезоруживающем ракурсе таинственная «летающая тарелка» выглядит как плохо слепленный пельмень.

Особенности Атласа

Спутник напоминает пельмень и своей структурой. Ученые доказали, что Атлас, как и многие другие внутренние спутники Сатурна, в начале своей истории был небольшим обломком разрушившейся луны, вокруг которого постепенно нарастали частицы льда — словно тесто вокруг начинки. На краях спутника ледяного «теста» получилось больше за счет аккреции — процесса сбора материи вокруг вращающихся тел. В сравнении с гигантскими аккреционными дисками черных дыр (которые тоже вращаются), наросты на экваторе Атласа теряются в тени.

Но откуда Атлас взял материал для своего облачения? Ответ астрономов был действительно неожиданным — спутник «намотал» на себя целое кольцо Сатурна, остатки которого лежат сейчас на его орбите в виде уже упомянутого тонкого кольца R/2004 S 1.

Атлас и кольца

Атлас на фоне колец Сатурна

Атлас на фоне колец Сатурна

Первый факт, обнаруженный учеными — Атлас чересчур мал, чтобы «пасти» кольцо А Сатурна, как считалось раньше. Используя орбитальный телескоп «Хаббл», один из мощнейших телескопов современности, астрономы высчитали массу и размеры колец Сатурна. При ширине в 14 тысяч километров и толщине в 30 метров (да, кольца Сатурна невероятно тонкие), масса кольца А составила 6,2×1018 килограмм — почти в 1000 раз больше массы Атласа. Соотношение масштабов объектов можно оценить на фото «Кассини», снятом в 2005 году. Яркая точка посередине снимка — это и есть Атлас. (Разрешение фото — 13 километров на пиксель).

Маловероятно, чтобы Атлас мог справиться с кольцом самостоятельно. Гравитации спутника хватает лишь на то, чтобы оставлять волны на краях кольца во время близкого прохождения. Истинными спутниками-пастухами оказались Янус и Эпиметей, известные как «луны-танцоры» — их орбиты пролегают так тесно, что раз в 4 года они меняются орбитами. Суммарная масса парочки — 2,43×1018 килограмм, что уже сопоставимо с параметрами кольца А Сатурна. Хотя они находятся от кольца на 13 тысяч километров дальше Атласа, их влияние куда сильнее.

«Выпас» кольца они осуществляют благодаря орбитальному резонансу — частота их обращения вокруг Сатурна выражается в соотношении двух небольших чисел. Это создает сильный гравитационный эффект, который позволяет Янусу и Эпиметею не только влиять на внешние объекты, но и поддерживать орбиты друг друга.

Происхождение Атласа

Однако не стоит думать, что Атлас настолько непримечателен в системе лун Сатурна. Как мы уже знаем, он образовался с материала кольца, которое сегодня лежит на его орбите. До обнаружения таких лун, как Атлас, сформировавшихся с материала колец, концепция планетных колец была однобокой. Ученые считали, что в них не могут образоваться объекты — а сами кольца являются руинами старых спутников Сатурна, разорванных гравитацией планеты после слишком тесного сближения.

Пегги

Пегги — объект, около 1 км в диаметре, и слишком мал, чтобы его непосредственно сфотографировал Кассини. Камеры аппарата могут увидеть объект диаметром только от 10 километров, так что мы видим гравитационное возмущение частиц кольца, которое вызывает Пегги.

Но Атлас и Пан, нарастившие на себя вещество колец, лежащих на орбите, или же Прометей, активно «ворующий» материал из соседнего кольца, доказали возможность обратного процесса. Его начальные стадии можно наблюдать вблизи Атласа — в апреле 2014 года астрономы заметили в кольце А зародыш новой луны Сатурна, активно набирающий вес. На фото с зонда «Кассини», снятом на расстоянии 1,2 миллиона километров от кольца, его можно увидеть в нижней части.

Напоследок стоит упомянуть отношения Атласа с другими спутниками. Мало того что Атлас очень слаб для управления кольцом, так еще им могут помыкать другие, более массивные луны. Сильнее всего Атлас ощущает влияние Прометея — раз в три года он оттягивает его орбиту на 600 километров. Ощущается также влияние Пандоры, другого спутника Сатурна. Так как их орбита хаотична, это ведет к дестабилизации движения и самого Атласа.


comments powered by HyperComments

Подпишись на рассылку лучших статей от Spacegid.com. Без спама.

Понравилась запись? Расскажи о ней друзьям!

Просмотров записи: 624
Система Orphus