Спутники Сатурна

Титан Диаметр Титана равен 5150 км. Титан — самый крупный из них, а также второй по размерам спутник в Солнечной системе (после спутника Юпитера Ганимеда) и примерно в 2 раза превосходит нашу Луну. Титан - единственный из спутников, обладающий плотной атмосферой. На 85 % атмосфера состоит из азота (в основном молекулярного) и на 12% - из инертного аргона. около 1% метан, В небольших количествах обнаружен цианистый водород (НСМ) - синильная кислота (очень сильный яд), а также молекулярный водород. Атмосферное давление у поверхности Титана примерно в 1,5 раза превышает атмосферное давление на поверхности Земли; температура составляет около -180 °С. Это близко к так называемой тройной точке метана, то есть температуре, при которой он может находиться одновременно в твердом, жидком и газообразном состоянии. Поверхность Титана всегда покрыта густой дымкой. Верхняя часть облаков состоит из метанового льда, а нижняя — из жидких метана и азота. Специальный европейский зонд «Гюйгенс» отделился от аппарата и на парашюте 14 января 2005 года спустился на поверхность Титана. Спуск занял 2 часа 28 минут. Научное предвидение ученых во многом оправдалось. Титан - это действительно удивительный мир углеводородов - мир метана, где метан можно встретить буквально на каждом шагу. В июле 2006 года снимки «Кассини» позволили установить наличие углеводородного озера недалеко от северного полюса Титана. Титан состоит примерно наполовину из водяного льда и наполовину — из скальных пород.
Среднее расстояние до Сатурна	1 221 830 км.
Экваториальный диаметр	5150 км
Период обращения вокруг Сатурна	15,95 земных суток

Рея - открыта Джованни Кассини в 1672 году.   Рея, являющийся вторым по величине спутником Сатурна, обладает атмосферой очень богатой кислородом и углекислым газом. Он состоит преимущественно из водного льда. Диаметр спутника составляет 1529 км, что позволяет ему иметь собственную гравитацию, необходимую для удержания кислорода. Кислород составляет 70% атмосферы, тогда как углекислый газ - оставшиеся 30%. В то же время толщина атмосферы Реи очень мала - примерно в 100 раз тоньше атмосферы Ганимеда и Европы.
Среднее расстояние до Сатурна	527 040 км.
Экваториальный диаметр	1548 км
Период обращения вокруг Сатурна	4,52 земных суток

Япет - открыт Джованни Кассини в 1671 году.   Необычна поверхность Япета: его передняя (по ходу движения) полусфера сильно отличается по отражательной способности от задней.
Среднее расстояние до Сатурна	3 561 300 км.
Экваториальный диаметр	1436 км
Период обращения вокруг Сатурна	79,33 земных суток

Диона - открыта Джованни Кассини в 1684 году.
Среднее расстояние до Сатурна	377 400 км.
Экваториальный диаметр	1118 км
Период обращения вокруг Сатурна	2,74 земных суток

Тефия - открыта Джованни Кассини в 1684 году.   Тефия имеет кратер Одиссей диаметром 400 км.
Среднее расстояние до Сатурна	294 660 км.
Экваториальный диаметр	1060 км
Период обращения вокруг Сатурна	1,89 земных суток

Гиперон Из всех больших спутников Сатурна только Гиперион имеет неправильную форму, возможно, из-за произошедшего некогда столкновения с массивным телом, например, с гигантским ледяным метеоритом. Поверхность Гипериона сильно загрязнена.
Среднее расстояние до Сатурна	1 221 830 км.
Экваториальный диаметр	5150 км
Период обращения вокруг Сатурна	15,95 земных суток

Мимас Отличительной особенностью Мимаса является огромный ударный кратер Гершель диаметром 130 км
Среднее расстояние до Сатурна	1 221 830 км.
Экваториальный диаметр	5150 км
Период обращения вокруг Сатурна	15,95 земных суток

Тетис
Среднее расстояние до Сатурна	1 221 830 км.
Экваториальный диаметр	5150 км
Период обращения вокруг Сатурна	15,95 земных суток

Миранда
Среднее расстояние до Сатурна	1 221 830 км.
Экваториальный диаметр	5150 км
Период обращения вокруг Сатурна	15,95 земных суток

Феба Феба обладает самой темной поверхностью из спутников Сатурна.
Среднее расстояние до Сатурна	1 221 830 км.
Экваториальный диаметр	5150 км
Период обращения вокруг Сатурна	15,95 земных суток

Энцелад Уникальным по яркости является Энцелад — он отражает свет, почти как свежевыпавший снег. В 2006 году НАСА доложило об обнаружении аппаратом очевидных следов воды, которые извергаются гейзерами Энцелада. В мае 2011 года учёные НАСА заявили, что Энцелад «оказался наиболее обитаемым местом после Земли в Солнечной системе» Кроме того, на Энцеладе обнаружена тектоническая и вулканическая деятельность.
Среднее расстояние до Сатурна	1 221 830 км.
Экваториальный диаметр	5150 км
Период обращения вокруг Сатурна	15,95 земных суток

Янус
Среднее расстояние до Сатурна	1 221 830 км.
Экваториальный диаметр	5150 км
Период обращения вокруг Сатурна	15,95 земных суток

Сатурн обладает заметной системой колец, состоящей главным образом из частичек льда, меньшего количества тяжёлых элементов и пыли.

Не только Сатурн, но и два его спутника, Ант и Метон, окружены кольцами. Об этом свидетельствуют последние фотоснимки, переданные на Землю американским космическим зондом "Кассини".

Первый из них (и самый маленький) — Мимас. Обращает на себя внимание относительно большая глубина метеоритных кратеров, которые покрывают всю поверхность Мимаса, подобно Луне или Меркурию. Диаметр Мимаса всего 390 км (примерно 10% диаметра Луны); на его поверхности (как и на поверхности других: исследованных спутников Сатурна) нет образований, подобных вулканическим кратерам Ио. Диаметр наибольшего ударного кратера на Мимасе достигает 130 км, т. е. ¹/₃ диаметра самого спутника. Находится кратер посередине стороны, обращенной к Сатурну. Диаметр только центральной горки этого кратера около 30 км. Мимас обращается вокруг Сатурна на расстоянии 186 тыс. км и завершает один оборот за 0,9 сут. Средняя плотность Мимаса мала — около 1,2 г/см³, что говорит о его ледяном составе с небольшой примесью силикатных материалов.

Один из интереснейших спутников Сатурна — Энцелад. Это круглое тело диаметром 500 км с плотностью 1,1 г/см³ и очень светлой поверхностью. Съемка с высоким разрешением показала, что поверхность Энцела-да несет следы каких-то потоков глобальной протяженности, которые на своем пути разрушали кратерный: рельеф (что указывает на геологическую «молодость» происходивших явлений).

На границе следов одного из потоков видны остатки более старого рельефа, причем от одного из кратеров остались лишь половина вала и центральная горка. Геологи различают на поверхности Энцелада следы не менее 5 этапов его геологической эволюции. Бескратерные районы датируются возрастом менее 100 млн. лет. Так как это всего 2% продолжительности истории Энцелада, полагают, что его недра активны и сейчас.

Казалось бы, какие реки могут существовать при средней температуре поверхности тела —200° С? Теоретики в качестве возможного источника активности называют приливное рассеяние энергии, вызываемое Дионой и самим Сатурном, но для этого спутник должен был находиться на более вытянутой орбите. Не исключено, что на Энцеладе есть ледяные вулканы, извергающие воду, водные растворы аммиака и, возможно, метан. Разрушение старого рельефа, вероятно, объясняется тем, что теплые потоки вызывали таяние элементов ледяного рельефа.

Тефия — один из самых больших и близких к планете спутников. Его диаметр 1060 км, средняя плотность 1 г/см³. Поверхность спутника очень светлая, альбедо 0,8. Уже после первой съемки сообщалось о гигантской долине, которая вытянута на ³/₄ окружности спутника. С другой стороны спутника расположен кратер диаметром 400 км, т. е. в 3 раза больший, чем у Мимаса. Поверхность Тефии, подобно другим спутникам Сатурна, усеяна метеоритными кратерами. Специалисты указывают на следы ранней, очень древней активности, когда недра этого ледяного спутника замерзали и расширялись, ломая кору. В этих процессах поверхность Тефии увеличилась примерно на 10%.

Незначительно больше по размерам четвертый спутник — Диона (1120 км), выделенная на первой странице обложки среди других спутников Сатурна. Орбитальный период Дионы около 2,7 сут, расстояние от центра Сатурна 377 тыс. км — как расстояние Луны от Земли. Поверхность Дионы носит следы выброса материала в результате ударов крупных метеоритов — систему лучей, хорошо известную по Луне. Не исключено, что лучи представляют собой отложения водяного инея на поверхности. Диаметр наибольшего кратера — около 100 км. На поверхности Дионы есть извилистая долина, образованная, вероятно, трещинами в ее коре.

Каким образом удается легко наблюдать с Земли столь малые тела, как Мимас, который в 10 раз меньше Луны? Ответ прост: у них светлая поверхность. Например, у Дноны отражательные свойства на светлых участках близки к 100%. Именно это свойство спутников Сатурна облегчает их наблюдение наземными средствами.

Плотность Дионы немного выше, чем у Мимаса, и достигает 1,4 г/см³, что указывает опять-таки на ледяной (с примесью силикатов) состав.

Пятый спутник Рея внешне очень нам напоминает Меркурий или Луну (рис. 5). Это одна из наиболее крупных лун Сатурна. Ее диаметр 1530 км. Кратеры здесь достигают 300 км в поперечнике. Значительное число кратеров имеет отчетливый центральный пик. Как и у других спутников, поверхность Реи очень светлая; даже самые темные области имеют альбедо, достигающее 50%. Орбитальный период Реи около 4,5 сут, расстояние от центра планеты 527 тыс. км. Средняя плотность Реи несколько ниже, чем у Дионы, — 1,3 г/см³..Интересно, что у спутников Сатурна в целом не отмечается такого четкого убывающего распределения средних плотностей, как у галилеевых спутников Юпитера. Все значения средней плотности лежат в пределах от 1,0 г/см³ (Тефия) до 1,4 г/см³ (Диона). Лишь у Титана средняя плотность достигает 1,9 г/см3.

Пропустим пока шестой классический спутник, Титан, и познакомимся с Гиперионом. Оказалось, что переменность его блеска, давно известная по наземным наблюдениям, объясняется его необычной формой, несколько напоминающей плоскую головку сыра. Размеры Гипериона превышают прежнюю оценку (310 км) и составляют примерно 359х230 км. Поверхность его темная, альбедо всего 0,3; в то время как для Мимаса, Дионы и Реи оно равно 0,6, а для Энцелада 1,0. Поверхность Гипериона носит следы интенсивной метеоритной.. бомбардировки, причем наибольший кратер по размерам таков же, как и сам спутник. Резко неправильная. форма Гипериона может быть связана с разрушением.. большого родительского тела. Во всяком случае, известно, что несколько меньший Мимас имеет правильную форму шара.

Благодаря возмущениям в движении, вызываемым его соседом — гигантом Титаном, синхронное вращение Гипериона может нарушаться. Приводились данные о периоде вращения Гипериона 21 сут.

История поверхности Япета, 8-го классического спутника (или 16-го спутника, включая остальные), по-видимому, более сложна. Как и ожидалось, альбедо двух... его полушарий, темного переднего по движению и обратного, различается на порядок (соответственно альбедо 0,05 и 0,5). Таким образом, разгадка меняющейся в 10 раз яркости Япета пришла через 310 лет после его открытия. Лучшее разрешение на снимках Япета составляет 4 км. Диаметр Япета 1460 км, средняя плотность 1,2 г/см³. Плотность метеоритных кратеров на нем весьма высока, и в этом отношении Япет напоминает Рею. Некоторые кратеры на светлой стороне, но вблизи границы с темным районом имеют темное, точно окрашенное дно. По спектрофотометрическим свойствам темная поверхность Япета близка к поверхности Фебы и похожа на органические включения в углистых хондритах.

По-видимому, природа различий в отражательных. свойствах его поверхности как-то связана с движением Япета. Предполагалось, например, что выброс паров воды и последующая конденсация инея проходили на обеих сторонах спутника, но затем взаимодействие с плазмосферой Сатурна постепенно удалило иней с передней его стороны. Но могло быть и наоборот: темная передняя сторона постоянно собирала заряженные частицы, которые вызывали постепенное потемнение материала. В последнее время стала популярной гипотеза о том, что передняя сторона Япета «загрязнена» пылью, выбрасываемой с Фебы. При соударениях легкие материалы испаряются, а темные тяжелые остаются на поверхности.

Япет имеет круглую форму. Как ни странно, форму правильного шара имеет и «самый маленький из крупных спутников» — Феба, диаметром 220 км. Правильная форма столь малого небесного тела была неожиданностью. Феба — самый удаленный спутник Сатурна (13 млн. км, или в 3,6 раза дальше Япета). Феба во многом не похожа на другие члены семейства Сатурна. Орбита ее сильно наклонена к плоскости экватора Сатурна, причем направление движения по орбите — обратное. Феба — единственный в системе Сатурна несинхронный спутник, период ее вращения 8—9 ч. Ее поверхность намного темнее, чем у других спутников, геометрическое альбедо всего 0,05. Все эти особенности позволяют предположить, что Феба — захваченный Сатурном астероид, путь которого однажды прошел слишком близко от планеты.

Титан — несбывшиеся надежды. В своем сближении с Сатурном «Вояджер-1» прошел на расстоянии всего 7000 км от Титана — самого крупного спутника Сатурна. Исследования Титана ожидались с большим интересом. Титан считался самым крупным из всех спутников планет. По наземным измерениям его диаметр оценивался в 5800 км, т. е. получалось, что он больше Меркурия и Ганимеда. К тому же это пока единственный из известных спутников в Солнечной системе, на котором твердо установлено присутствие плотной атмосферы. Предполагалось, что атмосфера Титана может обладать сильным парниковым эффектом, благодаря чему условия у поверхности могли бы даже оказаться приемлемыми для существования жизни. После «марсианских» разочарований было много разговоров о возможной жизни на Титане. Увы, Титан тоже не оправдал этих ожиданий. Это один из самых холодных миров в Солнечной системе, который, как это ни парадоксально, обладает большими массами органических веществ в атмосфере и на поверхности.

Космическая съемка показала, что поверхность спутника неразличима сквозь его плотную красно-оранжевую атмосферу. Красно-оранжевый и желто-коричневый цвета преобладают у Юпитера и Сатурна, Титана, Ио, Европы и Амальтеи. Но в последних трех случаях цвет относится не к атмосфере, а к поверхности этих тел. В атмосфере Титана отмечено несколько слоев неплотных облаков, в том числе на очень больших высотах. Слоистость тумана заметна на высоте 200, 375 и даже 500 км над поверхностью. Еще в 1979 г. весьма трудные наземные (а точнее, с самолета — летающей обсерватории) радиометрические измерения в тепловом инфракрасном диапазоне дали для Титана яркостную температуру около 80 К. Если отнести ее к поверхности, получалось, что никакого парникового эффекта в атмосфере Титана нет и даже, наоборот, поверхность холоднее атмосферы.

Так оно и оказалось. Температура верхних слоев атмосферы Титана близка к 150 К, в то время как температура поверхности составляет 94 К. Это температура конденсации азота. В первых сообщениях указывалось, что на поверхности Титана, возможно, существуют «болота из жидкого азота» с островами из замерзшего метана и из силикатов. Это преувеличение, хотя выпадение дождей из жидкого метана здесь вполне возможно.

Здесь пора сказать о составе атмосферы Титана. В 1944 г. в его спектре была найдена полоса метана. Спустя 30 лет в атмосфере Титана спектроскопически был обнаружен молекулярный водород, что казалось парадоксальным, так как масса спутника слишком мала, чтобы удержать такой легкий газ. Далее было высказано предположение, что этот водород — продукт фотолиза (то же, что и фотодиссоциация) метана и аммиака, выделявшихся из недр в течение эволюции атмосферы Титана. Другая составляющая, образующаяся в результате фотолиза аммиака, — азотноводородные соединения — должна была накапливаться в атмосфере. Анализ предсказывал, что если в атмосфере Титана есть парниковый эффект, в атмосфере должен присутствовать азот. Правда, для этого нужно было намного больше метана, чем показывали данные спектроскопии.

Космические аппараты показали, что парникового эффекта нет, но азот в атмосфере присутствует. Более того, его количество оказалось огромным — атмосфера

Титана примерно на 85% состоит из азота. Около 12°'(--может составлять аргон. Менее 3% (возможно, всего 1%) приходится на метан; имеются небольшие количества этана, пропана, ацетилена, этилена, водорода, кислорода и других составляющих. Спектроскопические измерения позволили отождествить по крайней -мере 10 органических компонентов в его атмосфере. Количество азота в столбе атмосферы Титана в 15 раз больше. чем у Земли. Однако из-за малого ускорения свободного падения давление у поверхности лежит около 1,6 бар.

На рис. 6 показаны схема строения атмосферы Титана и зависимость температуры в ней от высоты. Не высотах примерно до 15—20 км находятся облака из метана. Выше появляется окрашенная дымка, которая достигает высокой плотности на том уровне, куда еще проникает ультрафиолетовая радиация Солнца. Слои дымки наблюдались на высотах вплоть до нескольких сотен километров. Дымка имеет красно-оранжевый оттенок.

Недавно выполненные работы показали, что наиболее распространенным углеводородом на Титане должен быть этан (С₂Н₆), а океан, если он существует, может состоять на 70% из этана, на 25% из метана и растворенного в них азота (около 5%). Глубина такого океана может достигать 1 км, а ниже должен находиться слой жидкого ацетилена глубиной до 300 м. Обилие органических материалов на Титане даже вызвало предположения о возможной промышленной их разработке в будущем. Технология такой промышленности должна обеспечить работу при криогенных температурах. Титан — это мир глубокого холода; по сравнению с ним климат морозных пустынь Марса представляется испепеляющим зноем.

Если учесть большую протяженность атмосферы Титана, он все же не самый большой спутник..Его диаметр по поверхности равен 5150 км. Ганимед больше; именно Ганимед остается самым большим спутником планет Солнечной системы. Состав Титана — льды с примесью силикатных пород, средняя плотность близка к 1,9 г/см³, что опять-таки близко к плотности Ганимеда.