Энцелад

Сб, 05/24/2014 - 21:45

Это впечатляющее изображение (смонтированное из 28 отдельных кадров) южного региона Энцелада Cassini получил в октябре 2008 года. Хорошо видны многочисленные ледяные разломы и хребты, выделяющие «неспокойную» часть луны на фоне геологически куда более старого северного полушария. Центру кадра соответствует точка в 64 градуса южной широты и 284 градуса западной долготы.
Главные фонтанирующие разломы видны ниже центра снимка в правой его части (в районе терминатора). Самый же заметный разлом — Labtayt — лежит в верхней части снимка, его глубина, к слову, достигает одного километра (фото NASA/JPL/Space Science Institute)

Схема «работы» внутренностей южного полярного региона Энцелада по версии Ниммо. Детали исследования раскрывает статья в Nature Geoscience (иллюстрация NASA/JPL)

Космические фонтаны из водяного льда, пара и смеси других веществ, поднимающиеся над равнинами луны Сатурна, давно интригуют специалистов. Не хотят сходиться уравнения, описывающие энергетику этого мира, столь удаленного от Солнца. Однако все встает на свои места, если учесть новое открытие: волнующая активность Энцелада по геологическим меркам — мимолетный эпизод.

Более четырех лет прошло с момента, когда астрономы чрезвычайно удивились, узнав, что обширный регион близ южного полюса Энцелада градусов на пять-десять теплее всей остальной поверхности спутника, а в отдельных своих точках и вовсе на все 100 градусов (то есть его температура там доходит до 180 кельвинов). Для сатурнианской луны, считай, настоящая жара. Исчерпывающего объяснения этому явлению до сих пор не существовало.

Эта загадочная жара царит в сердцевине сети гигантских разломов, известных как «тигровые полосы». Из последних на тысячи километров вверх бьют фонтаны, состоящие в основном из водяной ледяной крошки, но содержащие также богатый набор веществ, в том числе — органику.

Еще в 2007-м все эти детали удалось связать в более-менее стройную картину, но в ней не хватало ключевого звена: объяснения энергетической подпитки такого криовулканизма, ведь для нее требуется источник энергии мощностью, по меньшей мере, в шесть гигаватт.

Ведущей версией стало приливное трение в «живой коре» спутника, обладающего эллиптической орбитой. Хотя Энцелад обращен всегда одной стороной к Сатурну (как Луна к Земле), последний в его небе слегка смещается с запада на восток и обратно по мере бега спутника. И еще у Энцелада имеется резонанс (2:1) с орбитальным обращением луны Дионы.

Все это может поставлять энергию ледяной «обертке» Энцелада и поддерживать при плюсовой температуре его соленый подледный океан.

Увы, по последним оценкам, мощность «приливной грелки» приблизительно на пару порядков ниже, чем требуется для наблюдаемой активности. Ученые пришли к тому, с чего и начали — фонтаны сатурнианской луны необъяснимы.

Теперь же существенное уточнение картины получили Крейг О'Нилл (Craig O'Neill) из австралийского университета Маккуори (Macquarie University) и Френсис Ниммо (Francis Nimmo) из Калифорнийского университета в Санта-Круз. Они построили и проиграли на компьютере подробнейшую модель внутренностей Энцелада и его «плитотектоники». И пусть это всего лишь расчет, составлен он комплексно, со всеми данными, собранными Cassini за несколько лет работы в системе Сатурна.

Ниммо удалось получить ответ на вопрос, заданный им самим полтора года назад: тогда ученый и его коллеги установили, что океан Энцелада неуклонно идет к замерзанию. По уточненным данным, темп тепловых потерь на спутнике превышает скорость поставки энергии от приливов в 3,5 раза как минимум. И это, казалось, убивало идею приливной генерации фонтанов — за счет чего они работают?

Ныне гипотезу удалось вернуть к жизни и даже свести в энергетике крошечной планетки дебет с кредитом. Для этого, как гласит пресс-релиз Лаборатории реактивного движения (JPL), ученым пришлось прибегнуть к аналогии с лава-лампой. По новой модели тепло в недрах спутника формирует зону теплого льда, отдельные (самые нагретые) пузыри которого, будучи чуть менее плотными, чем лед холодный, начинают очень медленно подниматься вверх, словно капли парафина в лавовой лампе. Одновременно они вытесняют более плотный лед вниз.

Понятие «теплый» тут, конечно, относительно. По вычислениям авторов исследования, температура этих пузырей составляет около нуля по Цельсию. Но это много в сравнении с обычным льдом вне зоны тигровых полос, который у поверхности спутника имеет температуру -193°C.

Другие материалы рубрики


  • Вращаясь вокруг Солнца, инфракрасная обсерватория НАСА ищет следы молодых звезд и галактик, а также межзвездное пространство, в котором они образовались.
    Космический телескоп имеет очевидные преимущества в изучении инфракрасного теплового излучения, которое испускают объекты, слишком холодные, чтобы сиять в спектре видимого света. Атмосфера Земли - постоянная помеха для инфракрасных приборов, поскольку она не только впитывает слабые инфракрасные лучи из космоса, но и сама выделяет их огромное количество.
    В 1979 году НАСА представило инфракрасный космический телескоп SIRTF. Он не стал первым инфракрасным прибором на орбите, но долгое время оставался самым большим.



  • ...Несмотря на то, что идея коллапса кажется простой (при сжатии ядра выделяется энергия гравитационной связи, за счет которой выбрасываются внешние слои вещества), трудно понять процесс в деталях. В конце жизни у звезды с массой более 10 масс Солнца образуется слоеная структура, с глубиной появляются слои все более тяжелых элементов.
    Ядро состоит в основном из железа, а равновесие звезды поддерживается квантовым отталкиванием электронов.
    Но в конце концов масса звезды подавляет электроны, которые вжимаются в атомные ядра, где начинают реагировать с протонами и образовывать нейтроны и электронные нейтрино. В свою очередь, нейтроны и оставшиеся протоны прижимаются друг к другу все сильнее, пока их собственная сила отталкивания не начнет действовать и не остановит коллапс.

    • Страницы
    • 1
    • 2
    • 3
    • 4


  • Наблюдая и изучая особенности Млечного Пути, астрономы долгое время не могли понять общую структуру и историю нашей Галактики. До 1920 г. ученые не были уверены, что Галактика — отдельный объект, один из миллиардов подобных. К середине 50-х гг. они наконец составили план Галактики, представляющий собой величественный диск из звезд и газа. В 60-х гг. теоретики считали, что наша Галактика сформировалась на раннем этапе космической истории — по новейшим оценкам, около 13 млрд. лет назад — и с той поры не претерпевала существенных изменений.

    • Страницы
    • 1
    • 2
    • 3
    • 4
    • 5


  • Теория эволюции звезд основана на диаграмме «спектр-светимость». Спектр звезды связан с температурой ее поверхностных слоев, светимость — это количество световой энергии, излучаемой звездой в единицу времени. По оси абсцисс откладывается последовательность спектральных классов, по оси ординат — светимость. Звезды Галактики изображаются на диаграмме точками. Точки могли бы расположиться как попало, могли бы сгуститься к одной линии. Но они сгущаются к нескольким линиям и областям, из которых выделяются пять. Им соответствуют группы звезд: звезды главной последовательности, субкарлики, красные гиганты, сверхгиганты, белые карлики. Сопоставляя диаграммы «спектр-светимость», составленные для различных звездных скоплений, можно с уверенностью утверждать, что звезды главной последовательности на определенном этапе эволюции превращаются в красные гиганты. Из диаграмм также видно, как это происходит: температура звезды начинает уменьшаться, размеры и светимость, наоборот, увеличиваются. Через некоторое время температура опять начинает расти. Скорость эволюции определяется начальной массой звезды.

    • Страницы
    • 1
    • 2
    • 3


  • Эксперты ООН в ежегодных докладах публикуют данные, говорящие, что Землю в перспективе ждет катастрофическое глобальное потепление, обусловленное возрастающими выбросами углекислого газа в атмосферу. Однако наблюдение за Солнцем позволяет утверждать, что в повышении температуры углекислый газ «не виноват» и в ближайшие десятилетия нас ждет не катастрофическое потепление, а глобальное, и очень длительное, похолодание.

    • Страницы
    • 1
    • 2
    • 3
    • 4
    • 5


  • ...И тут внимание исследователей привлекла давняя и очень любопытная гипотеза космических струн. Постичь ее трудно, представить наглядно просто невозможно: струны можно только описать сложными математическими формулами. Эти загадочные одномерные образования не излучают света и обладают огромной плотностью — один метр такой "ниточки" весит больше Солнца. А если их масса так велика, то и гравитационное поле, пусть даже растянутое в линию, должно значительно отклонять световые лучи. Однако линзы уже сфотографированы, а космические струны и "черные дыры" пока существуют лишь в уравнениях математиков. Из этих уравнений следует, что возникшая сразу после Большого взрыва космическая струна должна быть "замкнута" на границы Вселенной. Но границы эти так далеки, что середина струны их "не чувствует" и ведет себя, как кусок упругой проволоки в свободном полете или как леска в бурном потоке. Струны изгибаются, перехлестываются и рвутся. Оборванные концы струн тут же соединяются, образуя замкнутые куски. И сами струны, и отдельные их фрагменты летят сквозь Вселенную со скоростью, близкой к скорости света.

    • Страницы
    • 1
    • 2
    • 3
    • 4


  • О спонтанном возникновении вещества из пустого пространства говорят как о рождении “из ничего”, которое близко по духу рождению ex nihilo в христианской доктрине. Для физики пустое пространство совсем не “ничего”, а весьма существенная часть Вселенной, а мысль о рождении самого пространства может показаться вообще странной. Однако в каком-то смысле это все время происходит вокруг нас. Расширение Вселенной есть не что иное, как непрерывное “разбухание” пространства. С каждым днем доступная современным телескопам область Вселенной возрастает на 1018 кубических световых лет. Здесь полезна аналогия с резиной. Если упругий резиновый жгут вытянуть, его “становится больше”. Пространство напоминает суперэластик тем, что оно, насколько известно физикам, может неограниченно долго растягиваться не разрываясь. Растяжение и искривление пространства напоминает деформацию упругого тела тем, что “движение” пространства происходит по законам механики точно так же, как и движение обычного вещества. В данном случае это законы гравитации. Квантовая теория в равной мере применима как к веществу, так и к пространству и к времени.
    Действительно, благодаря собственной физической природе Вселенная возбуждает в себе всю энергию, необходимую для “создания” материи — это есть космический бутстрэп (bootstrap — в переводе “зашнуровка”, в переносном смысле — отсутствие иерархии в системе элементарных частиц).



  • Юпитер называют планетой загадок. В статье высказывается гипотеза о причинах феномена «горячих теней» — наиболее таинственного и малоисследованного процесса, наблюдаемого в атмосфере гигантской планеты.

    • Страницы
    • 1
    • 2
    • 3


  • Космологи в замешательстве. Обычно предметы, брошенные вверх, замедляются. Планеты притягивают объекты, звезды притягивают планеты. Это нормально. Но почему тогда Вселенная расширяется? Отдельные галактики, разбросанные после Большого взрыва в разные стороны, должны притягиваться друг ко другу — и расширение должно замедляться. Но того не происходит: они разлетаются друг от друга с ускорением. Принято считать, что виновата во всем темная энергия, хотя она темная именно оттого, что о ней никто ничего не знает. Но уже ясно точно, что на предельно больших расстояниях гравитация превратилась в отталкивающую силу, а не в притягивающую.

    • Страницы
    • 1
    • 2
    • 3
    • 4


  • Наблюдения на рентгеновской обсерватории «Чандра» показали наличие большого числа маломассивных рентгеновских двойных звезд в эллиптических и линзовидных галактиках, а также в балджах — центральных сферических компонентах — дисковых галактик. Распределение источников по светимостям хорошо описывается двумя компонентами, граница между которыми соответствует светимости порядка (2-3) 1038 эрг/с. Т.к. эта величина примерно соответствует максимальной (т.н. Эддингтоновской) светимости объекта с массой 1.4 Мо, то возможно, что более мощные источники являются аккрецирующими черными дырами, а менее мощные — нейтронными звездами. Т.о. с некоторой долей уверенности можно говорить, что мы видим в галактиках ранних типов — эллиптических и линзовидных — тесные двойные системы как с черными дырами (самые яркие источники), так и с нейтронными звездами (менее яркие).