Энцелад

Энцелад — это шестой по размеру спутник Сатурна, открытый в 1789 году Уильямом Гершелем. Относится к классу ледяных спутников, отличается высокой геологической активностью и наличием подповерхностного океана жидкой воды, что делает его одним из главных кандидатов на поиск внеземной жизни в Солнечной системе.

История открытия и исследования

Энцелад был открыт 28 августа 1789 года британским астрономом Уильямом Гершелем с помощью 1,2-метрового телескопа. Название спутнику было дано в честь Энкелада — одного из гигантов в древнегреческой мифологии, сына Геи и Урана, погребённого под горой Этна.

Первые качественные снимки Энцелада были получены в 1980 году американскими межпланетными станциями «Вояджер-1» и «Вояджер-2». Они показали, что поверхность спутника состоит из нескольких типов ландшафтов, включая гладкие равнины и области с кратерами, а также обнаружили необычно высокую отражательную способность (альбедо) — до 1,0 в видимом диапазоне.

Наиболее детальное исследование Энцелада было проведено в 2004—2017 годах миссией «Кассини» (совместный проект NASA, Европейского космического агентства и Итальянского космического агентства). В 2005 году «Кассини» обнаружил мощные выбросы водяного пара и ледяных частиц из трещин в южной полярной области спутника — так называемые криовулканические шлейфы. В 2014 году данные «Кассини» подтвердили существование подповерхностного океана жидкой воды под ледяной корой Энцелада.

Физические характеристики

Энцелад имеет диаметр около 504 километра, что делает его шестым по величине спутником Сатурна и 14-м по величине спутником в Солнечной системе. Масса составляет примерно 1,08 × 10²⁰ килограммов, средняя плотность — 1,61 г/см³, что указывает на значительную долю водяного льда в составе.

Спутник находится в орбитальном резонансе с другим спутником Сатурна — Дионой (2:1), что приводит к приливному нагреву его недр. Орбита Энцелада имеет небольшой эксцентриситет (0,0047), а его наклонение к экватору Сатурна составляет 0,009°. Период обращения вокруг Сатурна — 1,37 земных суток.

Геологическое строение

Поверхность Энцелада состоит из нескольких типов ландшафтов:

• Кратерированные области — покрыты многочисленными ударными кратерами, что свидетельствует о древнем возрасте (до 4 миллиардов лет).
• Гладкие равнины — почти лишены кратеров, что указывает на их молодой возраст (менее 100 миллионов лет). Эти равнины, вероятно, образовались в результате криовулканической активности.
• Трещины и борозды — в южной полярной области находятся четыре крупные параллельные трещины, получившие название «тигровые полосы» (англ. tiger stripes), из которых происходят выбросы водяного пара и ледяных частиц.

Температура поверхности в южной полярной области достигает −128 °C, что значительно выше, чем в других частях спутника (около −200 °C), что свидетельствует о внутреннем тепловом потоке.

Подповерхностный океан

В 2014 году на основе данных гравитационных измерений «Кассини» было установлено наличие глобального океана жидкой воды под ледяной корой Энцелада. Океан расположен на глубине от 30 до 40 километров под поверхностью и имеет толщину от 10 до 30 километров. Вода в океане, вероятно, содержит растворённые соли и органические соединения.

Криовулканизм и шлейфы

Главной особенностью Энцелада являются криовулканические шлейфы — выбросы водяного пара, ледяных частиц и других газов из трещин в южной полярной области. Эти выбросы были впервые обнаружены «Кассини» в 2005 году. Состав шлейфов включает:

• Водяной пар (более 90 %)
• Ледяные частицы (размером от 1 до 10 микрометров)
• Молекулярный водород (H₂)
• Диоксид углерода (CO₂)
• Метан (CH₄)
• Аммиак (NH₃)
• Органические соединения (включая формальдегид, ацетилен, пропан)

Часть выброшенного материала попадает в кольцо E Сатурна, которое, как считается, в основном состоит из частиц, выброшенных с Энцелада. Скорость выброса вещества оценивается в 200—250 килограммов в секунду.

Атмосфера

Энцелад обладает крайне разреженной атмосферой (экзосферой), которая поддерживается за счёт криовулканических выбросов. Основной компонент — водяной пар, также присутствуют молекулярный водород, диоксид углерода и метан. Давление у поверхности составляет около 10⁻⁹ паскалей.

Возможность существования жизни

Наличие жидкой воды, органических соединений и химической энергии (в виде молекулярного водорода) делает Энцелад одним из наиболее перспективных объектов для поиска внеземной жизни в Солнечной системе. В 2017 году учёные, анализируя данные «Кассини», обнаружили в шлейфах молекулярный водород, который может образовываться в результате гидротермальных реакций между водой и горными породами на дне океана — аналогично процессам, поддерживающим жизнь в земных гидротермальных источниках.

Однако прямых доказательств существования жизни на Энцеладе пока не получено. Для их поиска требуются новые миссии, способные детально исследовать состав шлейфов и, возможно, взять пробы воды из океана.

Исследовательские миссии

На 2025 год единственной миссией, детально исследовавшей Энцелад, была «Кассини-Гюйгенс» (1997—2017). В 2010-х годах NASA и Европейское космическое агентство рассматривали несколько проектов по возвращению к Энцеладу, включая миссию «Энцелад Лайф Файндер» (Enceladus Life Finder) и «Энцелад Эксплорер» (Enceladus Explorer). В 2023 году NASA объявило о начале разработки миссии «Энцелад Орбилэндер» (Enceladus Orbiter), запуск которой планируется на 2030-е годы.

Интересные факты

• Энцелад является самым ярким объектом в Солнечной системе — его альбедо (отражательная способность) достигает 1,0, что означает, что он отражает почти весь падающий на него солнечный свет.
• Спутник имеет самую высокую геологическую активность среди всех ледяных тел Солнечной системы, несмотря на свои небольшие размеры.
• В 2015 году на Энцеладе были обнаружены гейзеры, выбрасывающие воду на высоту до 200 километров — это значительно выше, чем на Земле.
• Органические соединения, найденные в шлейфах, включают аминокислоты и другие сложные молекулы, необходимые для возникновения жизни.

Источники

• NASA Solar System Exploration: Enceladus
• Porco, C. C. et al. (2006). Cassini Observes the Active South Pole of Enceladus. Science, 311(5766), 1393—1401.
• Waite, J. H. et al. (2017). Cassini finds molecular hydrogen in the Enceladus plume. Science, 356(6334), 155—159.
• Thomas, P. C. et al. (2016). Enceladus’s measured physical libration requires a global subsurface ocean. Icarus, 264, 37—47.
• Большая российская энциклопедия: Энцелад