Знание-сила, 2007 № 02 (956)

В июле 2004 года космический зонд «Кассини» после семи лет полета достиг Сатурна и стал его первым искусственным спутником. Исследования, проведенные в 2004-2006 годах, принесли немало неожиданных открытий. Мы увидели завораживающий мир Титана, словно переносящий нас в прошлое на миллиарды лет назад, когда Солнечная система лишь зарождались. Мы пристально всмотрелись в другой спутник Сатурна — Энцелад, на котором, по некоторым признакам, может существовать жизнь (см. «З-С», №9/2006). Мы стали лучше понимать природу многочисленных колец Сатурна, и все увереннее судим об их происхождении.

Кто шествует рядом с Сатурном?

Все началось с Галилео Галилея. Наблюдая за Сатурном в июле 1610 года, он заметил по обе стороны от него два небольших выступа. «Они его поддерживают в шествии и никогда не отскакивают от его боков», — красочно описывал их поведение астроном. Наверное, это спутники, решил он, ведь рядом с Юпитером обретались сразу четыре луны. Правда, вели себя новые спутники странно. Они не меняли своего положения. Они словно приросли к Сатурну.

На самом деле это были фрагменты кольца, окружающего планету. Рассмотреть его в телескоп ученый не мог, слишком несовершенен был этот прибор. Догадаться же о существовании кольца нельзя было и подавно. До сих пор астрономы не наблюдали на небосводе ничего подобного.

Сорок пять лет спустя нидерландский ученый Христиан Гюйгенс первым распознал кольцо в загадочных выступах, сопровождавших Сатурн. Он построил лучший для своего времени телескоп и, направив его на планету, увидел нечто, о чем долго не решался сообщить, подыскивая математическое объяснение увиденному. Лишь в 1659 году, убедившись в своей правоте, он объявил, что Сатурн «кольцом окружен тонким, плоским, нигде не прикасающимся, к эклиптике наклоненным».

Гюйгенс считал кольцо сплошным. Однако в 1675 году Джованни Доменико Кассини, создатель и первый директор Парижской обсерватории, обнаружил внутри кольца черную полосу (позже ее назвали «делением Кассини»). Она разделяла его на две части — их стали именовать кольцами А и В.

• В 1837 году немецкий астроном Энке заметил, что кольцо А тоже рассечено надвое. Так было открыто «деление Энке». Вскоре нашлось еще одно кольцо — С. Оно едва мерцало. Сквозь него, как сквозь вуаль, был виден Сатурн.

На рубеже 1970-1980-х годов космические зонды, побывавшие близ Сатурна, сделали удивительное открытие. Вокруг планеты обращаются... сотни тонких колец, сливающихся друг с другом. Мы просто не видим их с Земли, поскольку их толщина не превышает одного километра.

Кольца расходятся от планеты, как круги от камня, брошенного в воду. Можно привести и другое сравнение. «Кольцо» Сатурна, казавшееся когда- то сплошным, напоминает грампластинку — старый виниловый диск. Вся она изрезана множеством крохотных желобков. Так выглядит это знаменитое «кольцо», ставшее настоящей жемчужиной Солнечной системы (другие планеты-гиганты, Юпитер, Уран и Нептун, тоже окружены кольцами, но менее заметными).

Еще Кассини предположил, что кольца — это скопления множества мелких частиц. Среди них встречаются, и пылинки размером в тысячные доли миллиметра, и льдины, достигающие нескольких метров в поперечнике. Все они обращаются вокруг планеты практически независимо друг от друга. Даже деление Кассини, которое считали просветом среди колец, на самом деле заполнено мельчайшей темной пылью.

У нас на Земле весной на реках начинается ледоход. Поток воды стремительно уносит и огромные льдины, и крохотные крупицы. Все они, не зная покоя, спешат вперед. Теперь представьте себе, что у нашей реки внезапно исчезли берега. В какую бы сторону мы ни посмотрели, все пространство до горизонта заполнено торопливо плывущими кусочками льда. Они иногда сталкиваются, крошатся, но не останавливаются. Бег их неудержим. Вот такими увидел бы кольца Сатурна космический путешественник, оказавшийся прямо над ними. Как же они возникли? Как объяснить их происхождение?

Планета становится Солнцем

Поисками ответа на этот вопрос занялся зонд «Кассини». Его экспедиция дала уникальную возможность исследовать неизвестные прежде особенности структуры колец.

Частицы, составившие их, непрестанно сталкиваются друг с другом — по 10-100 раз за оборот. В мощном гравитационном поле гигантской планеты кружат рядом и небольшие спутники, и крохотные льдинки. Когда диаметр спутника превышает километр, он «выметает» в кольце круговую полосу — посреди него образуется «деление». Так произошло с Паном, расположившимся внутри деления Энке, а также с Дафнисом, открытым в мае 2005 года зондом «Кассини» (этот спутник диаметром 7 километров находится посреди кольца А).

Впрочем, по предположениям ученых, среди колец Сатурна встречаются и спутники поменьше — так называемые мини-луны (Moonlets). Близ них не возникает сплошных пустот. Миниатюрные луны не способны «навести такой порядок» внутри кольца, они лишь вызывают в нем завихрения.