Двуликий Япет: загадки удивительного спутника

Помните знаменитый китайский символ «инь и ян»? Удивительно, но природа сумела создать нечто, подобное ему, в космосе. И людям этот объект известен с 1671 года!

Расположение спутников (Фото из открытого источника)

Речь идет об уникальном и полном загадок спутнике Сатурна под названием Япет. Он поставил в тупик своего первооткрывателя Джованни Кассини, знаменитого итальянского астронома, который всю жизнь искал объяснение увиденного феномена. И пусть современные ученые дали ответ на один вопрос, поставленный спутником, даже суперсовременное оборудование и огромный багаж знаний не позволяют разобраться с остальными. Заинтригованы? Тогда обо всем по порядку.

Двуликий Япет и Кассини

Джованни Доменико Кассини жил в далеком XVII веке, когда устройства, помогающие астрономам исследовать глубины космоса, были слишком  слабы, чтобы давать возможность заглянуть действительно далеко и рассмотреть все детали открытых объектов. Однако это не мешало Кассини в его работе.

Очень много времени он уделял гиганту Солнечной системы – Сатурну.

Ученому, например, принадлежит честь открытия разрыва между кольцами этой планеты. Кстати, этот разрыв позже назвали в его честь.

Также именно Кассини удалось рассмотреть множество лун, вращающихся вокруг планеты вместе с частицами, составляющими кольца. Одной из них и стал Япет.

Ученый мог бы просто отметить находку и заняться изучением структуры колец дальше, но тут Япет преподнес ему невероятный сюрприз. Пройдя половину своей орбиты, спутник, подобно лучшему иллюзионисту, попросту исчез. Кассини буквально не поверил своим глазам, ведь на всем протяжении пути космическое тело вело себя как положено, согласно законам гравитации, а затем словно испарилось, и никакие из имеющихся у астронома средств не позволяли увидеть его. Впрочем, спустя некоторое время спутник вновь явил себя и как ни в чем не бывало снова двинулся по своей привычной орбите, опять же, полностью подчиняясь всем представлениям о правильном перемещении.

Япет двуликий (Фото из открытого источника)

Кассини был очень дотошным человеком, космос увлекал его с невероятной силой, и он не мог просто взять и зафиксировать загадку, оставив ее неразгаданной. На протяжении трех десятков лет он усердно трудился над усовершенствованием своего телескопа, и в конце концов все-таки смог рассмотреть Япет в деталях.

Оказалось, что при движении по орбите спутник изменяет свою яркость, причем, согласно измерениям астронома, более чем в шесть раз.

Это открытие объясняло, почему космическое тело становится невидимым для наблюдателя с Земли. Однако механизмы происходящего оставались непонятными. К сожалению, способности приборов были очень ограниченными, и изучить Япет более подробно Кассини никак не мог. Зато способности самого ученого оказались на высоте. И он предложил теорию, которая раскрывала секрет спутника.

Теория

Согласно предположениям ученого, спутник должен иметь полушария, существенно отличающиеся по цвету. Одно очень яркое, второе же, наоборот, темное. Также между Япетом и Сатурном обязана была сформироваться так называемая приливная связь. Только при этом условии он всегда будет обращен к планете одной стороной. Такое положение дел мы наблюдаем между Землей и Луной. Если все эти моменты соответствовали бы действительности, то получалось бы, что на той части орбиты, что для наблюдателя с Земли является передней, спутник был бы обращен к условному зрителю более тусклой стороной, а затем постепенно становилось бы видна яркая.

Теория Кассини действительно объясняла загадку. Но, к сожалению, он не имел никаких возможностей проверить ее правильность.

Снова Кассини

Развеять завесу тайны удалось другому «Кассини». На этот раз Япет довелось изучать уже не астроному из глубины веков, а автоматической межпланетной станции, которая, начиная с 2004 года, на протяжении тринадцати лет изучала Сатурн, его кольца и луны. Именно она подошла максимально близко к Япету и сделала множество снимков его поверхности. Оказалось, что часть спутника действительно представляет собой очень яркую ледяную поверхность, которая прекрасно отражает солнечные лучи.

Кольца Сатурна (Фото из открытого источника)

Надо отметить, что Япет с этой стороны настолько ярок, что может поспорить с Европой – спутником Юпитера, считающимся самым ярким в Солнечной системе. Вторая же его половина тусклая и, создается впечатление, будто перемазанная сажей, похожая на перепаханное поле. Она в десять раз хуже отражает свет, как и предполагал когда-то сам Кассини.

Теория о приливной связи спутника и планеты также нашла подтверждение.

Таким образом, выводы первооткрывателя Япета оказались верными. Однако, получив один ответ, в нагрузку ученые приобрели массу других вопросов. В частности, почему спутник так странно выглядит? Да, этот внешний вид объясняет его поведение в телескопе Кассини, но чем объяснить сам внешний вид? К тому же, ученые установили, что граница между областями с разным цветом хоть и резкая, но отличается сильной разорванностью. Так, уже внутри светлой встречаются темные участки, и наоборот.

«Пыльная» разгадка

Сразу отметим, что предложенный ответ – лишь версия.

Очень правдоподобная, основанная на множестве данный и расчетов, но пока не подтвержденная. Интересно, что ее высказывали еще в 1974 году, но тогда у научного сообщества не было современной информации, да и вопрос не стоял остро, поэтому версию просто не заметили. Однако в 2010 году ученые подробно проработали свой вариант ответа, и сегодня он считается верным.

Горный хребет Япета (Фото из открытого источника)

Итак, изначально Япет должен был выглядеть так, как его светлое полушарие. Темный же оттенок – приобретенный. И создает его толстый покров из, предположительно, пыли. Глубина его составляет десятки сантиметров, однако мелкие кратеры, которые светятся даже на темной зоне, доказывают верность предположений ученых. Подтверждают их и радарные наблюдения.

Казалось бы, в кольцах Сатурна всегда есть чему налипнуть на поверхность спутника. Однако сложность в том, что орбита Япета проходит довольно далеко от скоплений пыли. Откуда же тогда она берется?

Загадочная Феба

Виновник обнаружился на еще более отдаленной орбите. Им оказалась Феба – очень темная луна, которая, скорее всего, изначально не принадлежала системе Сатурна, а была затянута в нее из пояса Койпера. Орбита Фебы ретроградная, то есть она вращается в направлении, противоположном движению всех остальных спутников, что говорит в пользу версии о ее «неродном» происхождении. Мелкие частицы с поверхности космического тела постоянно уносятся в открытый космос. Исследования, проведенные с помощью инфракрасных обсерваторий, в частности на космическом телескопе Спитцера, показали, что Фебе за многие тысячи лет удалось создать вокруг Юпитера свое собственное кольцо, состоящее из этих пылинок. Оно редкое, на кубическом километре в среднем встречается всего около семи зерен, но широкое. Орбита Япета пересекает его, и тогда, двигаясь навстречу этому потоку, спутник буквально налепляет на себя эти пылинки. Поскольку он всегда повернут одной стороной к источнику «загрязнения», «чумазой» оказывается только она.

Феба (Фото из открытого источника)

Таково объяснение загрязнения. Однако одних пылинок недостаточно, чтобы образовался такой резкий переход от светлых участков к темным, как, впрочем, и изогнутость границы между ними. Эти явления ученые объясняют миграцией льда. Которая, впрочем, тесно связана с появлением «загрязнения», так что в конечном итоге виноваты все-таки пылинки!

Итак, из-за того, что темное полушарие прогревается сильнее, лед с его поверхности испаряется. Но он не может просто исчезнуть, поэтому конденсируется на светлом, которое прогревается значительно слабее. В результате получается, что темное становится еще темнее, а светлое – светлее. Буквально замкнутый круг.

Интересно, что у Сатурна есть и другие спутники, всегда обращенные к нему одной стороной. Все они относятся к синхронным, то есть расстояние вокруг планеты они проходят за то же время, что оборачиваются вокруг своей оси. Однако на них нет таких явных разделений областей. Дело в том, что орбита Япета имеет очень большой радиус, соответственно, и времени для нагрева у него тоже предостаточно.

Вот такое объяснение двуликости Япета дают современные ученые. Уверены, если бы Кассини жил в наши дни, он мог бы быть одним из авторов этой теории, ведь его собственные предположения, основанные на весьма неточных данных, оказались абсолютно верны.

Но у Япета есть пока не разрешенные загадки и для ученых XXI века.

Странная орбита

Если уж играть, то играть по-крупному. Похоже, именно таков девиз Япета, который удивлял триста лет и останавливаться не намерен. Один из пунктов программы – его орбита.

У Сатурна открыто 62 спутника. Все они вращаются в одной плоскости с его знаменитыми кольцами, примерно в районе экватора планеты. Но только не Япет. Его орбита имеет наклон более чем в 15 градусов к остальным.

И, кстати, это единственная большая луна в Солнечной системе, которая ведет себя подобным образом, из всех, что были сформированы вместе со своими планетами.

Горный хребет

Япету явно было мало загадок, поэтому он обзавелся самым настоящим горным хребтом, опоясывающим спутник. Впервые его рассмотрели на снимках, сделанных «Кассини», но объяснить не могут до сих пор. Теории есть, а доказательств пока нет никаких.

Хребет у Япета получился впечатляющим. В высоту он достигает 13 километров, а в ширину простирается на целых двадцать. В общей сложности длина его составляет примерно 1.300 километров.

Хребет придает спутнику довольно оригинальный внешний вид. Его можно сравнить с грецким орехом, только более округлой формы. Разберемся, что говорят ученые по поводу его происхождения.

Теория номер один гласит, что виновник случившегося – процесс сжатия пород. Специалисты предположили, что вскоре после формирования спутника его скорость вращения вокруг собственной оси была в разы больше, чем сейчас. Поэтому в районе экватора его диаметр значительно превосходил расстояние между полюсами – примерно в полтора раза. Однако с течением времени скорость вращения спутника стала замедляться. Соответственно, начала меняться и форма, стремясь к сфере. Однако породам, которые оказались «лишними» надо было куда-то деваться, вот они и оказались буквально выдавленными наружу и образовали кольцо вдоль экватора.

Еще одно предположение гласит, что хребет – это остатки бывшего спутника самого Япета. Некое тело в течение долгого времени обращалось вокруг него, пока не было разорвано на мелкие частицы приливными силами. После этого у Япета появились кольца, подобные тем, что есть у самого Сатурна. С течением времени гравитация притянула эти фрагменты, и они упали на поверхность тела, сформировав его оригинальный рельеф.

Также астроному полагают, что хребет может представлять собой остатки аккреционного диска, из которого родился сам Япет. Возможно, что появился и в результате каких-то внутренних процессов на спутнике. Но точного ответа пока нет, а все теории, в принципе, имеют право на существование.

Популярный герой

Наверняка многие люди, далекие от космоса, никогда не слышали о Япете. А вот авторы научной фантастики его очень даже любили. Например, знаменитый Артур Кларк упоминал спутник в своем классическом романе о «далеком» 2001 годе. А у Сергея Павлова на нашем главном герое разворачиваются основные события его «Лунной радуги».

В рассказе С. Старджона используется как раз двуликость спутника. Так, экспедиция, отправившаяся на него, привозит на землю загадочную болезнь, которая делает двуцветными лица детей. А у Д. Веббера злобные инопланетяне вообще собираются использовать Япет как пушечное ядро, чтобы буквально ударить им по Земле.

Как видно, Япет способен увлечь умы не только ученых. Теперь и мы будем следить за исследованиями, касающимися спутника. Надеемся, что специалисты очень скоро найдут ответы на все вопросы. Впрочем, практика показывает, что в результате этих поисков на смену одной загадке приходят минимум две новые.

Ссылка на основную публикацию