Прометей — спутник Сатурна

Прометей, титан в древнегреческой мифологии, украл у богов огонь, дабы подарить его людям. Прометей, спутник Сатурна, куда менее альтруистичен — мало того, что он мешает другим спутникам, так еще «разворовывает» и искривляет вверенное ему кольцо планеты.

Характеристики Прометея

У планет с кольцами, вроде Сатурна, существуют спутники-пастухи — их орбита пролегает вдоль края колец, удерживая их от разрушения. Но не все «пастухи» одинаково хороши. Прометей, вращающийся с внутренней стороны кольца F Сатурна, тонкого и отделенного от других, своей гравитацией серьезно меняет его структуру. Более того — итогом влияния Прометея может стать создание нового, пусть и маленького спутника! Вступать в подобное взаимодействие ему позволили его характеристики:

• Размеры Прометея не самые большие — 148x100x68 километров в линейных измерениях. Спутник всего лишь 12 по размеру среди 24 регулярных и 38 нерегулярных лун Сатурна. Нерегулярные отличаются от обычных тем, что их орбита разнится с орбитой первозданных спутников планеты— она чересчур вытянута, сильно отклонена от экватора или же луна по ней движется в сторону, обратную вращению планеты. Прометей принадлежит к первозданным спутникам.
• Состав Прометея схож с составом других малых спутников газовых гигантов — он слагается преимущественно со льдов воды с примесями простых органических веществ, вроде метана. Итоговая плотность спутника составляет всего 0,6 г/см³ — почти в два раза меньше плотности воды, и в полтора раза меньше плотности льда. Это означает, что внутри Прометея много пустот. Итоговую массу Прометея выводят в 1,57·10¹⁷ килограмм.
• Форма Прометея очень вытянутая и напоминает формой пирожок. Астрономы примечают поверхность спутника — она достаточно гладкая, и кратеров на ней находится меньше, чем на соседних лунах. Светоотражаемость Прометея свойственна ледяным объектам и составляет 60% от попадающего на него света — схожие свойства имеет грязный снег. Из-за того, что поверхность спутника отражает большую часть энергии Солнца, на Прометее очень холодно — средняя температура составляет 199 °C. К слову, Прометей красного цвета — из-за толина, продукта распада органических веществ под воздействием ультрафиолетового излучения, который встречается на поверхности спутника.
• Орбитальные характеристики спутника типичны для внутренних лун Сатурна. Расстояние между Прометеем и планетой всего 139 тысяч километров. Таким образом, он четвертый по приближенности к поверхности Сатурна среди постоянных спутников — меньшее расстояние к планете только у Пана, Дафниса и Атласа. Время полного обращения спутника синхронно с периодом вращения вокруг оси — чуть меньше 15 земных часов.

Однако наиболее примечательна роль спутника-пастуха Прометея — и не столько сама роль, сколько то, как спутник ее выполняет. До обнаружения Прометея считалось, что кольца больших планет, таких как Сатурн или Нептун, образовались из обломков разрушившихся спутников, которые подошли слишком близко к планете — преступили так называемый предел Роша. За этой чертой приливные силы центрального тела сильнее собственной гравитации спутника — и тело рассыпается на сотни мелких кусочков.

Но Прометей показал, что возможен и обратный процесс — кольца, состоящие с ледяной пыли, могут обратно сбиваться в цельные объекты. Возможно, так родился Прометей и другие луны Сатурна — и сейчас он, скорее всего, помогает рождению еще одного спутника.

История исследования Прометея

Первичный этап

Честь открытия Прометея досталась Стюарду Коллинзу — американскому астроному, распознавшего Прометей на снимке с зонда «Вояджер-1» в 1980 году. «Вояджер», к слову, стал вторым зондом, который пролетел мимо Сатурна после «Пионера-11». Последний обнаружил тонкое кольцо F у Сатурна, которое играет важную роль в понимании Прометея.

Снимки с «Вояджера-1», впрочем, не отличались глубиной научных данных — размер снимка составил всего 430 x 440, с разрешением 4 километра на пиксель. Куда большую пользу принесли исследования космического телескопа «Хаббл», запущенного на орбиту Земли в 1990 году — с его помощью была определена толщина колец Сатурна, их состав, а также приблизительный состав спутников, в том числе и Прометея.

Зонд «Кассини-Гюйгенс»

Однако наиболее ценную и актуальную информацию о Прометее по сей день собирает зонд «Кассини-Гюйгенс». С 2004 года он витает вокруг Сатурна, исследуя не только газовый гигант, но и его кольца и спутники.

Зонд имеет двойное название из-за своей композитности — на момент даты запуска в 1997 году, аппарат состоял из двух устройств. Это были автоматическая космическая станция «Кассини», предназначенная для исследований с орбиты, и посадочный модуль «Гюйгенс», который «Кассини» в 2005 году сбросила на Титан — крупнейший спутник Сатурна, размером превосходящий первую планету нашей системы, Меркурий. Обе части зонда были названы в честь ученных Джиованни Кассини и Кристиана Гюйгенса, открывших первые пять спутников Сатурна.

Самым знаменитым снимком Прометея является фотография «Кассини» от 11 августа 2006 года — на ней наглядно отображается воздействие спутника на кольцо F. Захватить момент удалось с расстояния 2,2 миллиона километров — итоговое разрешение отправленных на Землю данных составляет 13 километров на пиксель. Тот же «Кассини» доставил самую подробную фотографию Прометея в 2010 году, когда их разделяло всего. Разрешение снимка получилось около 200 метров на пиксель — очень даже много для фотографии, снятой с расстояния десятков тысяч метров, а затем несколько раз пережатой для переправки на расстояние больше 1,195 миллиарда километров.

Особенности Прометея

В Прометея хватает примечательных для ученых и любителей черт. Некоторые из них типичны для малых спутников и небольших астероидов — как вот легкость спутника, объясняющаяся пористостью структуры Прометея. Объяснение других особенностей требовали продолжительных наблюдений. На спутнике мало кратеров в сравнении с соседними лунами, хотя их возраст считается примерно одинаковым — разгадка нашлась в том, что старые щербины на Прометее покрываются веществом «выпасаемого» им кольца Сатурна F.

Непростые взаимоотношения кольца F системы Сатурна и Прометея стали ценнейшим источником информации о гравитационных процессах в планетных — и даже звездных! — системах. Астрономы поначалу считали, что связь спутника с кольцом усиливает другой спутник Сатурна, Пандора. Но после спектрального анализа оказалось, что для этого она слишком легка. Таким образом, один лишь Прометей несет ответственность за процесс изменения кольца.

Прометей и кольца Сатурна

Что именно происходит во время их взаимодействия? Двигаясь вдоль кольца F, Прометей причудливо закручивает его тонкую полоску как серпантин. Иногда с завитков получаются узлы — так Прометей делает «снежки» с ледяного материала кольца, которые даже может утягивать за собой. Но спутник не только созидает. Часто он утягивает за собой с кольца целые струи водяного льда в смеси с толином — продуктом метана и других органических веществ, которые смешались с азотом под воздействием ультрафиолетового излучения. Он окрашивает кольцо F в буро-красный цвет — поэтому Прометей похож цветом на Марс.

Зонд «Кассини» сумел застать Прометей за «воровством» материала с кольца в 2010 году, находясь за 1,3 миллионов километров от Сатурна. На снимке видны струи вещества кольца и черные каналы между ними. Они возникают тогда, когда Прометей приближается к наиболее отдаленной от Сатурна точке орбиты — и самой близкой к несчастному кольцу. Так как спутник вращается вокруг планеты быстрее кольца, на каждом обороте — раз в 0,6 земных суток — он выдергивает струю в новом месте. На фотографии видны плоды 4 дней «работы» Прометея.

Но не стоит воспринимать Прометея как некого космического вандала, только то и делающего, что грабящего кольца Сатурна. «Снежки», оставляемые им в кольце F — большие комки льда — со временем сбиваются в кучу и обретают собственную гравитацию, что позволяет им притягиваться друг к другу без помощи Прометея. Может быть, что через долгое время они образуют новый маленький спутник Сатурна. Однако астрономы считают, что этот «младенец» не сможет долго существовать — и будет рассеян силами гравитации Сатурна и его лун обратно в кольцо.

Почему явление сбора вещества колец Прометеем так заинтересовало ученых? Когда Солнце только родилось, оно тоже было окружено кольцами материала — впрочем, куда более разнообразного и тяжелого. Вокруг первых уплотнений в однородном веществе колец, вроде тяжелых металлов или случайно сложившихся «снежков», начали свое образование первые планеты. И именно в лунной системе Сатурна астрономам удалось увидеть подобный процесс в живую.