Поверхности спутников Сатурна
Познакомимся со спутниками Сатурна, о которых мы узнали значительно больше после пролетов космических аппаратов «Вояджер-1 и 2». Эти спутники образуют многочисленное семейство, отдельные члены которого находятся в динамическом взаимодействии друг с другом и с кольцами планеты. На поверхностях сравнительно крупных тел сферической формы запечатлены следы ряда геологических процессов. В свою очередь, шесть вновь открытых спутников составили уникальную коллекцию небольших астероидоподобных тел неправильной формы с несколько различающимися свойствами поверхности.
Все крупные спутники Сатурна, исключая Титан и Фебу, имеют ледяные поверхности. Низкие средние плотности свидетельствуют о том, что эти тела почтя целиком водно-ледяные; среди них несколько большее относительное содержание скальных пород у Мимаса, Дионы и Реи, хотя оно существенно меньше, чем, скажем, у Ганммеда или Каллисто, на поверхности большинства спутников Сатурна мы находим проявления их эндогенной активности.
Из всех крупных спутников Сатурна только Типерион имеет неправильную форму. Несмотря на свои сравнительно большие размеры, сравнимые с размерами Энцелада и Мимаса. Высказывается предположение, что это остаток более массивного тела, разрушенного в результате катастрофического соударения с другим. Красноватый оттенок его поверхности в сочетании с довольно низким альбедо не исключает присутствия водяного льда, спектральные признаки которого были действительно обнаружены. Возможно, что Гиперион целиком состоит изо льда.
Идея о том, что Феба могла бы быть источником темного материала для Гипериона и Япета, была высказана в попытке объяснить, прежде всего, странную асимметрию в отражательных свойствах Яиета, о чем раньше мы уже упоминали. Ледяная поверхность этого спутника имеет своего рода темный нанос на полусфере, обращенной в сторону движения по орбите, так что ее альбедо уменьшается на порядок. Предполагалось, что частицы, теряемые Фебой при бомбардировке ее метеоритами, должны по спирали постепенно дрейфовать внутрь системы Сатурна вследствие описанного выше эффекта Пойнтинга — Робертсона. В процессе этого дрейфа они попадают в зону орбит соседних с Фебой спутников, осаждаясь на передней их полусфере.
Такая модель, однако, не удовлетворяет новым данным наблюдений. Во-первых, было найдено, что спектральные характеристики материала поверхности Фебы и темного покрытия на Япете имеют существенные различия, т. е. их природа неодинакова. Во-вторых, оказалось, что поверхность Япета на светлой стороне испещрена кратерами, дно которых имеет аналогичное темное покрытие. Поэтому как более вероятное рассматривают предположение о собственном внутреннем источнике темного материала на Япете вследствие геологической активности, которую, в частности, связывают с метановыми извержениями из его недр. Однако данная модель не дает объяснения причины преимущественного выноса глубинного материала только на одну половину этого спутника Сатурна.
По-прежнему нет надежных сведений о поверхности Титана. Определение параметров его атмосферы (о чем будет подробно рассказано ниже) позволяет, тем не менее, наложить более строгие ограничения на химический состав и агрегатное состояние вещества, покрывающего поверхность. Значение температуры поверхности не противоречит гипотезе о существовании на ней обширных бассейнов жидкого метана, Покрывают ли они поверхность целиком или большую ее часть, как вода на Земле? Какова 'их глубина и что находится под ними? В каком соотношении с метаном находятся его более сложные производные и другие (непредельные) углеводороды? И наконец, как возник этот удивительный мир в нашей Солнечной системе — на все эти вопросы предстоит дать ответ будущим исследованиям Титана.
У пяти крупных спутников внутри орбиты Титана есть много общего, но имеются и свои специфические черты. Рея по своему размеру близка к Япету (поперечник ~ 1500 км), в то время как Тефия и Диона имеют диаметры около 1000 км, а Мимас и Энцелад — всего 400—500 км. Вместе с тем на Рее, например, меньше признаков геологической активности, чем на некоторых ее менее массивных компаньонах. Поверхности всех спутников, за исключением отдельных областей, густо усеяны кратерами, от самых мелких до 50 км и более. Но и плотность кратерирования, и распределение крупных и мелких кратеров даже на старых участках поверхностей неодинаково. Это привело к предположению о том, что бомбардировка тел в системе Сатурна включала в себя два основных этапа, разнесенных во времени: первый, очень древний, относящийся к периоду формирования планеты и ее спутников; второй, значительно более поздний, связанный либо с разрушением одного из ранее существовавших спутников и выпадением его осколков на другие тела, либо с интенсивным периодом кометной активности в районе орбиты Сатурна.
Мимас по плотности кратерирования можно сопоставить с Тефией, хотя кратеры на его поверхности в большей степени маскируются отложениями сравнительно мелкого материала. Самым впечатляющим образованием на Мимасе, конечно, является кратер Артур диаметром 130 км, что равно трети размера самого спутника. Его глубина почти 10 км, высота центральной горки 6 км а гребень вала, возникшего при ударе, выходит за контуры сферической формы спутника. Обусловлено это, очевидно, тем, что кратер образовался в период, когда Мимас уже потерял свою первоначальную пластичность. Поэтому силы тяжести не хватило для того, чтобы, в отличие от кратера Одиссей на Тефии, очертания Артура стали более сглаженными, не создающими отклонения спутника от сферы. Вероятно, образовавший этот кратер метеорит по своим размерам (около 10 км) был предельным; от соударения с более крупным телом Мимас развалился бы на части.
Опираясь на вполне обоснованные представления о связи интенсивности геологических процессов с размерами небесного тела, казалось бы, естественно предположить, что два близнеца — Мимас и Энцелад — мало отличаются друг от друга. Между тем Энцелад неожиданно оказался гораздо активнее, более того, это самый активный член семьи Сатурна, обширные области которого отличаются молодой поверхностью с ярко выраженными следами тектонических процессов. С этой точки зрения Энцелад можно считать аналогом Ио в семье Юпитера. Древних больших кратеров даже на кратерированных участках на Энцеладе нет, а на значительной части поверхности они вовсе отсутствуют. Возраст этих последних, видимо, не превышает нескольких десятков миллионов лет, т. е. совершенно ничтожный в геологическом масштабе времени. Несомненно, эти области в большей мере, чем остальные, испытали на себе процессы деформации коры, вероятно, обусловленные движениями в пластичной или даже частично жидкой мантии. Нельзя исключить, что и на этом спутнике еще совсем недавно действовали или даже продолжают действовать своеобразные вулканы — извержения жидкой воды из недр. И хотя таких действующих вулканов при пролетах с «Вояджеров» обнаружено не было, многочисленные хребты и извилистые желоба на лишенных кратеров участках говорят о вероятных излияниях больших масс воды на поверхность.
Наконец, нельзя не сказать несколько слов о вновь открытых маленьких спутниках Сатурна. Своеобразие их не столько в свойствах поверхностей, сколько в динамических особенностях орбит, наглядно иллюстрирующих ряд небесномеханических закономерностей. Из пяти самых близких к планете спутников со средним диаметром примерно от 50 до 200 км три первых названы «пастухами», а два остальных — коорбитальными. Названия эти не случайны. Дело в том, что один из спутников (Атлас) находится в непосредственной близости от внешней кромки кольца А Сатурна, а два других (Пандора и Прометей) по обеим сторонам кольца F, оказывая существенное гравитационное воздействие на распределение; частиц и, соответственно, конфигурацию этих колец. Коорбитальные спутники (Эпиметий и Янус) названы так потому, что находятся практически на одинаковых орбитах. Периодически (раз в четыре года) они сближаются из-за гравитационного взаимодействия «обмениваются» своими орбитами. Эта «вальсирующая пара» не имеет аналогов в Солнечной системе.
Все малые спутники, как и Гиперион, неправильной формы, с хорошо заметными следами кратерирования на их поверхностях. По-видимому, по своему составу они являются в основном ледяными и представляют собой осколки более крупных тел, разрушенных при соударениях на ранних этапах формирования системы Сатурна. Часть их, вероятно, генетически связана с еще более мелкими фрагментами, из которых образованы кольца Сатурна.
|
|
Читайте в рубрике «Планета Сатурн»: |