Уже в момент открытия спутника Сатурна Япета у него была
замечена странная особенность: одно его полушарие сияет ярко, как
свежий снег, а второе – черно, как сажа. Раскрыть эту загадку удалось
только сейчас, 330 лет спустя.
Честь открытия Япета принадлежит франко-итальянскому астроному
Джованни Кассини, и он же впервые описал удивительную резкую разницу
между двумя его полушариями. Речь идет о полушарии, смотрящем вперед, в
сторону движения спутника по орбите, и «отстающем». Сегодня
исследования системы Сатурна продолжает зонд Cassini, названный в честь
легендарного ученого.
Разумеется, современная аппаратура
позволила Cassini рассмотреть куда больше деталей, нежели его
знаменитому пращуру. Так, было показано, что темные области
«лидирующего» полушария в районе экватора вытянуты вглубь, заходя на
территорию «отстающего». Разница в яркости между полушариями достигает
1 порядка, и, судя по всему, таким блестящим «отстающее» полушарие
делает слой водного льда. А граница между ними оказывается удивительно
четкой, без постепенных переходов. Объяснить это до сих пор не
удавалось. Но вот на днях опубликованы результаты сразу двух научных
работ, посвященных этой проблеме. И кажется, они готовы поставить точку
в 300-летней загадке.
Исследование, проведенное немецкими
астрономами во главе с Тильманном Денком (Tilmann Denk), посвящено
анализу снимков, сделанных бортовыми камерами ISS зонда Cassini во
время пролета близ Япета в сентябре 2007 г. По словам ученых,
фотографии демонстрируют, что и темные, и яркие области на «лидирующем»
полушарии Япета имеют более красноватый оттенок, чем на «отстающем»
полушарии. Это говорит о том, что переднее полушарие интенсивно
покрывается пылью, собирая ее на своем пути вокруг Сатурна.
Происхождение этой пыли остается под вопросом: возможно, источник ее –
какой-нибудь другой из его многочисленных спутников, а возможно –
гигантское «кольцо-невидимка», лишь недавно обнаруженное у планеты
(«Главное кольцо»).
Впрочем, Денк подчеркивает, что одной лишь
пылью «двуликость» Япета не объяснишь. «Невозможно, чтобы сложная и
очень резкая граница между темными и яркими областями была сформирована
простым падением пыли. Должен действовать еще какой-то механизм,» -
говорит ученый. И действительно, данные зонда Cassini указывают на
существование у Япета «температурной сегрегации»: из областей,
подвергающихся воздействию солнечных лучей, лед, подтапливаясь,
мигрирует в приполярные более холодные районы. Первые становятся темнее
и еще более подогреваются, а вторые – остывают.
Вторая работа
проведена группой Тильманна Денка совместно с американским астрофизиком
Джоном Спенсером (John Spencer). Они построили модель Япета,
объединяющую результаты съемки камер ISS с данными других инструментов
зонда Cassini, в том числе – бортового инфракрасного спектрометра CIRS.
Эти данные свидетельствуют, что темные области спутника разогреваются
до температуры 129 К, то есть достаточно для того, чтобы в течение
нескольких миллиардов лет лед здесь успевал растаять.
При этом
скорость вращения Япета очень невелика: полный оборот вокруг своей оси
он делает за 79 земных дней, что позволяет Солнцу сильнее подогревать
обращенные к нему области спутника, чем у объектов, вращающихся
быстрее. В соответствии с этим, Денк и Спенсер предлагают такое
объяснение «двуликости» Япета.
Собираемая лидирующим
полушарием пыль делает его темнее и позволяет поглощать больше энергии
солнечных лучей, разогреваясь достаточно сильно для того, чтобы в
районе экватора лед начинал подтаивать, перемещаясь в стороны полюсов.
Стоит участь сравнительно небольшой размер Япета (1,5 тыс. км в
поперечнике) и, соответственно, низкую гравитацию, движение льда
происходит куда легче и быстрее, чем, скажем, на Земле.
Здесь,
в более холодных областях лед снова конденсируется, делая их ярко
блестящими и отражая больше солнечных лучей, тем самым дополнительно
охлаждая предохраняя эти районы от нагревания. Это своего рода система
с положительной обратной связью: чем больше нагреваются одни области (и
остывают другие) – тем больше они темнеют (и светлеют), тем больше
нагреваясь (и остывая), и так далее.
Впрочем, Япет – далеко не
единственное интересное местечко в системе Сатурна. Конечно, самой
знаменитой и загадочной ее достопримечательностью остаются знаменитые
кольца. Начиная с открытия Галилеем этот удивительный феномен привлекал
внимание и поэтов, и ученых. Тем более что до сих пор их происхождение
остается загадкой, а исследования лишь усложняют этот вопрос.
