Космический зонд Cassini помог ученым получить представление о внутреннем строении Титана, спутника Сатурна. Что находится под поверхностью спутника, аппарат узнал, покачиваясь на его орбите.
Руководство NASA, видимо, не зря решило продлить на семь лет миссию космического зонда Cassini. Аппарат, вышедший на орбиту планеты-гиганта в 2004 году, продолжает познавать природу Сатурна и его спутников. Если минувшим летом Cassini, поймав отраженный с поверхности Титана солнечный зайчик, натолкнул ученых на мысль о существовании на его поверхности углеводородных озер, то теперь ученые смогли заглянуть в недра этого спутника Сатурна. Отслеживая малейшие колебания аппарата в гравитационном поле Титана, удалось построить картину распределения плотности под поверхностью спутника.
Полученные данные показали, что в случае с Титаном в отличие от внутренних планет Солнечной системы говорить о четком разделении вещества по слоям в теле спутника говорить не приходится.
«Эти результаты являются основополагающими для понимания происхождения спутников во внешних частях Солнечной системы. Теперь мы можем лучше узнать, какое место занимает Титан среди остальных ледяных спутников», -- пояснил инженер Боб Паппалардо , геолог из Лаборатории реактивного движения в Пасадене, работающий по программе Cassini.
Ученым ранее было известно, что массу Титана примерно пополам составляют камни и застывшие углеводороды. Однако судить о распределении этих компонентов можно было только после проведения гравитационного зондирования. Оказалось, что на большой глубине внутренности Титана представляют собой камни, вмороженные в лед. Причем, по всей видимости, эти области никогда не нагревались, и камни твердых пород не могли осесть к центру спутника и сформировать тяжелое ядро. Лишь в слоях, находящихся на глубине до 500 км (радиус Титана равен 2600 км) от поверхности, лед Титана чистый, без вкраплений камней.
«Чтобы избежать разделения льда и твердых пород, внутренности не должны были нагреваться. Это означает, что Титан формировался довольно долго по меркам спутников, вероятно, примерно в течение 1 млн лет или около того после образования Солнечной системы», -- пояснил Дэвид Стивенсон, один из авторов исследования, которое опубликовано в журнале Science. Недостаточное отделение твердых пород ото льда отличает Титан от Ганимеда, спутника Юпитера, под поверхностью которого камни давно отделились ото льда и под действием тяжести образовали отдельные слои. Своим строением Титан больше напомнил другой юпитерианский спутник, Каллисто, который тоже, как считается, образован льдом вперемешку с камнями. Построить гравитационную карту Титана удалось, отслеживая малейшие изменения скорости аппарата на луче зрения Земля--Cassini по допплеровскому изменению радиосигнала. Эти измерения были проведены в феврале 2006 -- июле 2008 года в ходе четырех сближений со спутником Сатурна. Тогда Cassini пролетал над его поверхностью на высоте до 1300 км. Подобный метод гравитационного зондирования применяется не впервые. Отслеживая качания спутников, ученые давно строят карты распределения плотности под поверхностью Земли и Луны.
По данным, полученным от Cassini, была построена модель внутреннего строения спутника. На иллюстрации светло-серым цветом в разрезе обозначены два слоя чистого льда, синим -- предполагаемый жидкий океан углеводородов, темным -- протяженный слой льда, перемешанного с твердыми породами.
«Неоднородности гравитационного поля Титана то толкали, то притормаживали Cassini во время его прохождения вокруг спутника. Эти колебания были аккуратно записаны наземными антеннами системы радиотелескопов NASA Deep Space Network с точностью 0,005 мм/с, при том что аппарат находился на расстоянии более 1 млрд км», -- пояснил Лучано Лесс, автор статьи, следивший за аппаратом. Гравитационное зондирование Титана не дало ответа на вопрос, есть ли под его поверхностью жидкий океан. Ответить на этот вопрос может регистрация приливов на Титане со стороны Сатурна.
