Мы продолжаем рассказ о необычном ледяном мире спутников Сатурна, которые дюжину лет изучала миссия Cassini. Сегодня мы снова вернемся к «большим» спутникам. Более того, мы расскажем о «дважды кассиниевском» теле на орбите Сатурна. Итак, перед вами – спутник Диона.

О практически близнеце Дионы, Рее, мы уже писали. Диона, как и Рея, была открыта Джованни Доменико Кассини, только 12 годами позже – 21 марта 1684 года. Точно так же в 1847 году, когда «звезды Людовика», как их назвал Кассини, получили имена в честь братьев и сестер Кроноса, спутник получил нынешнее имя, Диона, в честь возлюбленной Зевса и богини дождя.

Итак, Диона. Это 15-й спутник Солнечной системы, если ранжировать этот класс небесных тел по размеру. Диона представляет собой почти правильный шар с параметрами 1128,8 × 1122,6 × 1119,2 километров. Любопытный факт: радиус орбиты Дионы всего на два процента отличается от радиуса лунной орбиты, но, поскольку Сатурн в 95 раз тяжелее Земли, Диона вращается по этой орбите в десять раз быстрее. Как и у многих других спутников Сатурна, у Дионы два различающихся полушария: ведущее и ведомое.

Первые исследования спутника провели аппараты Voyager, однако, конечно, больше всего данных мы получили после многократных сближений с ней аппарата Cassini. Интересный факт: больше кратеров мы видим на ведомом полушарии, хотя, по всей логике, должно быть наоборот. Видимо, некогда сильный удар развернул Диону в ее движении по орбите.

Итак, что мы теперь знаем о Дионе? Например то, что у этого спутника есть очень слабая атмосфера. 7 апреля 2010 года датчики Cassini зарегистрировали очень тонкий слой молекулярных ионов кислорода (O2+), концентрация которых очень мала (от 1 до 10 штук на 100 куб.см).

Получили мы благодаря Cassini и атлас Дионы. По правилам Международного астрономического союза, имена для объектов на поверхности спутника следует выбирать из римской мифологии. Так там появились кратеры Эней, Итал, Ромул и Рем, Кассандра и даже горный хребет Яникул высотой в полтора километра.

Конечно, одно из самых загадочных мест на Дионе – белые полосы, которые тянутся на сотни километров и пересекают даже старые кратеры спутника. Когда их открыли на нечетких снимках Voyager, решили, что это либо «дым» криовулканов, либо выброшенное им вещество. Однако после детальных изысканий Cassini стало понятно, что криовулканической и гейзерной активности на спутнике, кажется, нет, а эти полосы представляют трещины, разломы в ледяной коре Дионы.

Вообще, изучение спутника приборами Cassini показало, что это достаточно сложный по структуре спутник. Мы знаем, что на две трети он состоит из водного льда, у него есть ядро (возможно, каменное), а в 2013 году стало ясно, что под поверхностью Дионы либо был, либо и поныне есть водный океан, подобно океанам под поверхностью спутников Юпитера Европы и Ганимеда и спутника Сатурна Энцелада.

Диона – четвертый по величине из всех спутников планеты Сатурн. Впервые он был обнаружен ученым Джованни Кассини в 1684 году. Диаметр небесного тела составляет 1,1 тыс.км, а масса – 1,09*10^21 кг. Сателлит удален от планеты на 378 тыс.км и делает полный оборот вокруг нее за 2,7 земных суток. Синхронно с Дионой движутся еще два «троянца» – Полидевк и Елена.

Спутник Сатурна Диона всегда обращена к своему «властелину», поэтому ее полушария отличаются по рельефу и цвету. Передняя сторона небесного тела светлее и не отмечена следами метеоритных атак, а задняя покрыта кратерами и имеет красноватый оттенок из-за влияния магнитосферы.

На спутнике Сатурна Дионе есть несколько видов рельефа: впадины, кратеры, хребты и равнины. Ученые полагают, что длительное время сателлит был геологически активен.

Диона – спутник Сатурна, благодаря высокой отражающей способности своей поверхности виден с Земли как яркая точка.

Своим открытием Диона обязана итальянскому астроному Кассини, который заметил ее и еще три спутника – Тефию, Рею, Япет – во время наблюдений в парижской обсерватории в 1684 году. Ученый назвал их «звездами Людовика». Известное нам название объекта предложил в 1847 году Джон Гершель. По его замыслу найденные к тому времени 7 спутников должны носить имена титанов. В мифологии древней Греции эти гиганты были богами и родственниками Кроноса, соответствующего римскому Сатурну.

Орбита вращения круглая, лежит параллельно плоскости экватора Сатурна. По плотности Диона уступает только Титану, что допускает наличие твердого ядра под слоем льда.

Над поверхностью спутника наблюдается тонкий слой разреженной атмосферы. Небесные тела такого маленького размера обычно не могут удерживать воздушную оболочку. В этом случае атмосфера возникла необычным способом. Поверхность Дионы подвергается бесчисленным атакам заряженных частиц из магнитосферы Сатурна. Они разделяют водяной лед на ионы и молекулы. Незаряженные частицы улетают, а заряженные удерживаются и образуют атмосферы. Анализируя данные, принесенные зондом «Кассини», ученые NASA обнаружили кислород среди слоя ионов, окружающих спутник. Его концентрация ничтожно мала 0,01-0,09 иона на куб.см.

По одной орбите с Дионой движутся еще 2 спутника. Один из них – Елена, обгоняет Диону, а Полидевк отстает от нее на 60 градусов. Такие небесные объекты называют коорбитальными или спутниками-троянцами.

Paдиуc – 561.4 км (0.08 зeмнoгo), a мacca – 1.0954 x 10^21 кг (0.000З28 oт нaшeй). Cpeдняя удaлeннocть cocтaвляeт З77З96 км. Из-зa экcцeнтpиcитeтa в 0.0022 мoжeт пpиближaтьcя к Coлнцу нa З76566 км и oтдaлятьcя нa З78226 км. Пoлуocь Диoны нa 2% мeньшe, чeм у зeмнoгo cпутникa. Пoддepживaeт opбитaльный peзoнaнc 1:2 c Энцeлaдoм.

Peзoнaнc нe тoлькo удepживaeт пoкaзaтeль экcцeнтpиcитeтa, нo и вызывaeт пpиливнoй изгиб и гeoлoгичecкую aктивнocть. Coпpoвoждaeтcя cпутникaми Eлeнoй и Пoлидeвкoм.

Плoтнocть cпутникa Диoны – 1.478 г/куб.cм, чтo укaзывaeт нa вoдный cocтaв, a тaкжe нeбoльшую чacть cиликaтoв. Пo aльбeдo и peльeфу нaпoминaeт Peю. Ecть 5 paзнoвиднocтeй пoвepxнocтнoгo cлoя: чacмaты (пpoпacти), дopы (xpeбты), ямы, кpaтepы и кaтeны (кpaтepныe цeпoчки). Чaщe вceгo вcтpeчaютcя кpaтepы, гдe мнoгиe oxвaтывaют в диaмeтpe бoльшe 100 км, a нa paвнинax – З0 км.

Boзмoжнo, cпутник дoлгoe вpeмя ocтaвaлcя гeoлoгичecки aктивным. Toгдa эндoгeнныe пpoцeccы мoгли вытoлкнуть мaтepиaл нa пoвepxнocть. Эту гипoтeзу дoкaзaли пpи пoмoщи Kaccини в 2004 гoду. Пpoлeт пoкaзaл, чтo пучки были нe лeдяными oтлoжeниями, a лeдяными cкaлaми, coздaнными тeктoничecкими пepeлoмaми.

У cпутникa Caтуpнa Диoны ecть тoнкий cлoй aтмocфepы из иoнoв киcлopoдa, нaйдeнный Kaccини в 2010 гoду. Aтмocфepa нacтoлькo тoнкaя, чтo мнoгиe имeнуют ee экзocфepoй. Плoтнocть иoнoв мoлeкуляpнoгo киcлopoдa – 0.01-0.09 нa куб.cм. Пoкa никтo нe знaeт, oткудa пocтупaeт киcлopoд. Ho вoзмoжнoй пpичинoй мoжeт быть фoтoлиз, гдe зapяжeнныe плaнeтapныe чacтички кoнтaктиpуют c пoвepxнocтным вoдяным льдoм.

Bпepвыe cпутник Диoну oтoбpaзили нa фoтo Boяджepы 1 (1980) и 2 (1981). B 2005-2015 гг. миccия Kaccини выпoлнилa 5 пpoлeтoв мимo Диoны. Ближaйший выпaл нa 2011 гoд пpи удaлeннocти в 99 км. Kaccини нe тoлькo удaлocь пoлучить кaчecтвeнныe cнимки кpaтepнoй пoвepxнocти в иcтиннoм цвeтe, нo и oтыcкaть экзocфepу. Taкжe пocтупили дoкaзaтeльcтвa гeoлoгичecкoй aктивнocти cпутникa.

Moдeли пoкaзывaют, чтo луннoe ядpo пpoxoдит cквoзь пpиливнoй нaгpeв, увeличивaющийcя c пpиближeниeм к плaнeтe. A знaчит мeжду ядpoм и мaнтиeй мoжeт pacпoлaгaтьcя жидкий oкeaн. Пoкa никaкиx миccий к Диoнe нe зaплaниpoвaнo.

Температура поверхности на спутнике составляет в среднем -186 град.C. При средней плотности 1,478±0,003 г/куб.см Диона состоит в основном из воды, а другая часть, вероятно, состоит из силикатных пород.

Кратеры спутника Сатурна являются наиболее распространенной чертой и могут быть различены с точки зрения сильно кратерованной местности, умеренно кратерованной равнины и слегка кратерованной равнины.

На сильно покрытой кратерами местности есть многочисленные кратеры диаметром более 100 км, тогда как на равнинах, как правило, есть кратеры диаметром менее 30 км.

Большая часть спутника Сатурна сильно покрытого кратерами ландшафта расположена на задней полусфере, с менее покрытыми кратерами областями равнин, присутствующими на ведущей полусфере. Это противоположно тому, что ожидали многие ученые, и предполагает, что в период сильной бомбардировки Диона была приливно привязана к Сатурну в противоположной ориентации.

Поскольку Диона относительно мала, предполагается, при большом ударе, который оставил 35-километровый кратер, было достаточно для вращения спутника в противоположном направлении. Поскольку есть много кратеров больше чем 35 км, Диона, возможно, неоднократно вращалась в разных направлениях. Картина кратерования с тех пор и отражательная способность поверхности ведущего полушария свидетельствуют о том, что Диона остается в своей нынешней ориентации в течение нескольких миллиардов лет.

Диона также известна своими разноцветными передними и задними полушариями, которые похожи на Тефию и Рею. В то время как его ведущее полушарие яркое, его заднее полушарие темнее и краснее по внешнему виду. Это связано с тем, что ведущая полусфера собирает материал из кольца Сатурна, который питается криовулканинскими выбросами Энцелада.

Поверхность Дионы, 1123-километрового спутника Сатурна, поражает контрастами – темные древние области соседствуют с относительно молодыми яркими серо-белыми участками. Эти светлые регионы представляют собой чистый водяной лед, обнаженный метеоритными ударами и тектонической активностью.

Преимущественно темный цвет поверхности создает тонкий слой космической пыли толщиной менее метра. Эта пыль медленно оседала на Диону после бесчисленных столкновений с метеоритами на протяжении миллиардов лет.

Диона состоит на треть из скалистого ядра, остальные две трети – водяной лед. При средней температуре в -186 градусов Цельсия местный лед становится настолько твердым, что по прочности не уступает камню. Именно поэтому геологические структуры и кратеры сохраняют четкие формы миллиарды лет.

Диона совершает оборот вокруг Сатурна за 2,737 земных суток (65 часов 41 минуту), находясь на расстоянии 377400 километров от газового гиганта. Спутник движется по почти идеальной круговой орбите и всегда обращен к Сатурну одной стороной – как наша Луна к Земле.

Одна из самых интригующих особенностей Дионы – ее магнитное взаимодействие с Сатурном. «Кассини» зафиксировал возмущения в магнитосфере планеты, вызванные Дионой, что указывает на слабое магнитное поле у самого спутника, либо на наличие проводящей жидкости под его ледяной корой (соленого подповерхностного океана).

Диона находится на расстоянии почти 380000 км от Сатурна. То есть примерно на таком же расстоянии, на которое Луна удалена от Земли. Спутнику требуется около 2,7 суток, чтобы облететь Сатурн. А Луне требуется для совершения одного оборота вокруг Земли целых 4 недели. Причина подобной разницы – огромная масса Сатурна.

Поскольку наша Луна, «связанная» гораздо более скромной гравитационной силой, всегда обращена к Земле одной и той же стороной, астрономы давно подозревали, что и с Дионой произошло то же самое. И это предположение впоследствии подтвердилось.

Орбита Дионы почти идеально круглая. Её эксцентриситет имеет значение 0,002. Из-за такой орбиты небесное тело почти не подвержено влиянию приливных сил. Поэтому его внутренняя часть не такая горячая, как у других спутников Сатурна.

Однако несмотря на то, что орбита Дионы кажется неинтересной, она влияет на орбиту Энцелада. Спутники находятся в так называемом «резонансе Лапласа» со значением 2:1. Это означает, что Дионе требуется в два раза больше времени, чтобы совершить один оборот вокруг Сатурна, чем Энцеладу. Как следствие последний подвергается значительному гравитационному влиянию. Что вызывает значительный эксцентриситет его орбиты. При этом Диона, имеющая значительно большую массу, чем Энцелад, почти не меняет своё удаление от Сатурна. И сохраняет почти круговую орбиту.

Любопытно, но в этом процессе целая цепь причин и следствий. Диона влияет на орбиту Энцелада, делая её более эксцентричной. И тем самым вызывает приливное нагревание недр спутника. Вследствие этого воздействия Энцелад имеет очень бурную внутреннюю динамику, криовулканы и все остальное. Криовулканизм Энцелада, в свою очередь, приводит к выбросу в космос большого количество материи. Из которой формируется кольцо E Сатурна. Но поскольку Диона сама погружена в кольцо Е, как и остальные спутники в этом районе, она страдает от медленного, но постоянного «снегопада», состоящего из мелких частиц кольца. Но в конечном итоге виновата в этом она сама! Ведь именно Диона запускает цепочку процессов, которые в конечном итоге постепенно покрывают её поверхность частицами из кольца.

Согласитесь, какими бы великолепными ни были изображения, которые мы можем получать, используя телескопы на Земле, абсолютно ничто не может сравниться с фотографиями, которые прислал на Землю «Вояджер-1».

Фотографируя Диону, «Вояджеры» показали астрономам типичный спутник, который «живёт» в далёком и холодном регионе Солнечной системы. Это покрытый льдом шар, лишённый атмосферы и покрытый кратерами разного размера.

Зонды также обнаружили довольно странные вещи на этом вполне «стандартном» спутнике. Первая из них была связана с кратерами. На Дионе их много, как на любом древнем спутнике, почти не имеющем атмосферы. Однако сосредоточены они на Дионе в весьма неожиданном месте.

Как мы уже говорили, Диона всегда обращена к Сатурну одной и той же стороной. И в своём орбитальном движении она имеет как бы некую «переднюю» и «заднюю» части. При движении вокруг планеты-гиганта передняя часть спутника натыкается на большее количество объектов. Крупных или мелких, это не так важно. Несомненно одно: этих объектов Диона «ловит» своим «передом» гораздо больше, чем получает её задняя часть. Поэтому логично было бы ожидать большей концентрации кратеров на передней, чем на задней стороне спутника.

Однако вдруг оказалось, что на самом деле на «заднем дворе» Дионы их гораздо больше, чем на переднем! Это может показаться абсурдным. Но астрономы нашли вполне разумное возможное объяснение этому факту. Было высказано предположение, что когда-то давно Диона изменила направление вращения вокруг своей оси! Это вполне может объяснить, почему кратеры сгруппированы прямо противоположно ожидаемой конфигурации: просто большинство из них образовались до изменения направления вращения спутника!

Но что могло вызвать подобное изменение? Учитывая, что на Дионе есть несколько кратеров диаметром 100 км (то есть около 10% от диаметра самого спутника), ответ может быть очень простой: колоссальный удар от какого-то крупного объекта! Моделирование показывает, что объект, способный образовать кратер диаметром не менее 35 км, при ударе под правильным углом вполне мог заставить Диону изменить направление вращения вокруг своей оси. А поскольку очень крупных кратеров на спутнике немало, это объяснение выглядит вполне разумно.

Второй удивительной вещью, обнаруженной на снимках «Вояджера», были вытянутые участки на поверхности очень яркого белого цвета. Эти «полосы» выглядят гораздо более ярче, чем остальная поверхность спутника. Которая, в общем-то, и так более или менее светлая.

К сожалению, разрешение снимков, полученных от «Вояджеров», было недостаточно высоким, чтобы увидеть эти белые структуры с необходимой чёткостью. И самое первое предположение об природе светлых полос оказалось неверным. Хотя не таким уж и глупым. В 1980 году было высказано предположение, что они возникли в результате работы криовулканов.

Чтобы развеять все сомнения (а в данном случае и установить ошибку) понадобились глаза более острые, чем у «Вояджеров». В 2004 году зонд «Кассини» вышел на орбиту вокруг Сатурна и начал радовать астрономов изображениями, которые время от времени вызывали у учёных на глазах настоящие крокодильи слезы.

«Кассини» собрал достаточно данных, чтобы дать учёным лучшее представление о характеристиках Дионы. И, кроме этого, эти данные позволили раскрыть секрет белых полос на поверхности спутника.

Диона имеет массу около 10^21 кг, что, конечно, мало что говорит. Если не сравнить её с чем-то другим. Наша Луна имеет массу около 7·10^22 кг. То есть её масса примерно в семьдесят раз больше массы Дионы.

Зная массу и объем Дионы, можно рассчитать её среднюю плотность. Которая для ледяного тела оказалась довольно велика: 1500 кг/куб.м. То есть спутник на 50% плотнее, чем вода. Диона, скорее всего, имеет каменное ядро под всем своим льдом. Так что это небесное тело больше, чем просто ледяной шар.

«Кассини» подобрался очень близко к Дионе. Зонд совершил несколько тщательно спланированных проходов мимо спутника. И сфотографировал его поверхность с максимально возможным разрешением. В том числе и загадочные светлые полосы.

В 2011 году «Кассини» набрался смелости и храбро прошёл всего в 99 км от поверхности Дионы. Ближе, чем когда-либо прежде. И сделал он это не зря. Благодаря фотографиям этого маленького зонда у нас есть полная карта поверхности спутника!

Изучая эти снимки, астрономы вдруг поняли, что светлые полосы – это не наросты льда от криовулканизма. Это ледяные овраги! Из-за геологических процессов (в этом учёные были правы в своих предположениях) поверхность раскололась во множестве мест, образовав очень длинные овраги с перепадом между сторонами, которые могли достигать ста метров!

В 2010 году «Кассини» обнаружил следы атмосферы Дионы. Однако она имеет просто ничтожную плотность. И называть её атмосферой наверное нельзя. Скорее это просто «горстка» летающих вокруг спутника ионов.

Если Вы наш постоянный читатель, то наверняка спросите – а каковы перспективы колонизации Дионы? Можно ли создать на этом спутнике постоянно действующую базу?

Ответ на эти вопросы будет такой: Диона – достаточно безопасное место в сатурнианской подсистеме. Это геологически стабильное, далёкое от областей, сильно подверженных воздействию энергетических частиц космическое тело. Собственно, совсем неплохое место для создания базы.

У Дионы есть ещё одно преимущество: огромное количество воды в виде льда, которое содержит спутник. Такое количество атомов водорода предполагает наличие большого количество тяжёлых изотопов, таких как дейтерий и тритий. Они могут стать в будущем хорошим источником топлива.

Если, конечно, у нас когда-нибудь будут корабли, использующие термоядерный синтез.