После Земли и, возможно, Марса, Сатурн – самый узнаваемый мир в нашей Солнечной системе. В основном он может благодарить за это свои кольца, которые, правда, являются отнюдь не редким явлением в Солнечной системе, но ни у какой другой планеты они не выражены столь явно.

Но если заняться всеми чудесами Сатурна, то его кольца окажутся лишь верхушкой айсберга. С 2004 года мы постоянно узнаем об этой планете что-то новое и удивительное благодаря зонду Кассини, изучающему газовый гигант, его кольца и спутники. Остановимся на некоторых наиболее известных и важных секретах Сатурна, которые давно волнуют ученых и с которыми они пытаются справиться при помощи Кассини.

Хотя три других газовых гиганта Солнечной системы (и даже карликовая планета Плутон) тоже имеют кольца, им не сравниться с кольцами Сатурна по плотности, размерам и, конечно, известности.

Кольца Сатурна состоят в основном из частичек льда. Они начинаются на высоте 6437 километров над экватором Сатурна и имеют толщину около 120700 километров. В ни есть множество зазоров, вызванных прохождением в этом районе одной из множества лун газового гиганта или же гравитационным воздействием других планет, в первую очередь завистливого соседа Сатурна, крупнейшей планеты Солнечной системы Юпитера.

Кольца Сатурна, согласно одной из теорий, довольно молоды (в космических масштабах времени, конечно, им всего-то несколько сотен миллионов лет). А согласно другой они такие же древние, как и сама планета и образовались вместе с ней около 4 миллиардов лет назад.

«Мы не знаем, как сформировались кольца и сколько им лет», – говорит Кэролин Порко, руководитель группы ученых, занимающихся анализом изображений Кассини и заведующая Центральное рабочей лабораторией обработки изображений Кассини в Институте космических наук в Болдере.

Ученые считают, что материал, из которого состоят кольца Сатурна, может иметь два происхождения. Это либо остатки разрушенной луны газового гиганта, в которую врезалась комета или которая просто не выдержала гравитационного воздействия своего управителя, либо остатки материала формирования самой планеты.

Понимание процессов, сопровождавших образование колец Сатурна, их структуры позволит разобраться в аналогичных ситуациях во Вселенной. Ведь кольца, похоже, являются обычным делом. Если у половины планет Солнечной системы они есть, то наверное ими могут похвастаться и многие экзопланеты. «Это самый близкий и удобный аналог любой системы колец, который мы имеет в нашей системе, – говорит Порко. – Это включает даже солнечные системы, образующиеся в миллиардах километров от нас и спиральные галактики, похожие на гигантские колеса газа и пыли».

По сравнению с другими газовыми гигантами, особенно со своим соседом, Юпитером, Сатурн имеет очень спокойную, хотя и сложную бледную облачную атмосферу. Это его обычное состояние, но в декабре прошлого года в атмосфере Сатурна в северном полушарии произошел мощный белый шторм.

По словам Порко, астрономы уже в течение 180 лет наблюдают аналогичные шторма каждые 30 лет или около того. Это явление имеет, судя по всему, сезонное объяснение, ведь год на Сатурне продолжается как раз 30 земных лет. Но в этом случае шторм, который произошел чуть более полугода назад, должен был бы наблюдаться только в 2020 году.

Происхождение этих мощных штормов пока остается загадкой. «Эти штормы высвобождают огромную энергию, – говорит Порко. – Они наверняка могут дать ключ к пониманию различия в функционировании атмосфер газовых гигантов и обычных планет».

В начале 1980-х годов аппарат Вояджер, проходивший около Сатурна, обнаружил в районе северного полюса планеты странное шестиугольное облако. Недавно его более детально изучил зонд Кассини, но происхождение этого удивительного атмосферного феномена размером с Землю все еще не установлено.

Ученые пытались провести математическое моделирование поведения такого облака и других многогранных структур при помощи центрифуги, вращая жидкость при различных скоростях. Предполагалось, что образование облака вызвано особенностями гидродинамики на вращающемся теле.

Однако, это удивительно стабильное образование еще долго будет удивлять и занимать ученых.

Измерение дня на Сатурне, как и на любом другом газовом гиганте – непростое дело. В отличие от обычной планеты с твердой поверхностью, на которой есть стабильные особенности, структура облаков в атмосфере газового гиганта отнюдь не постоянна и плохо отражает скорость вращения твердого ядра планеты.

Вместо этого ученые анализируют излучение, поступающее от планеты, и ищут повторение «сообщений». Этот подход позволил определить период вращения Юпитера, и, казалось, он сработал и для Сатурна (за счет данных, собранных вояджером). Но данные зонда Кассини показали, что день на Сатурне на 6 минут больше, чем предполагалось.

Оказалось, что магнитное поле планеты, которое и ответственно за радиосигналы, не вращается строго вместе с ядром планеты. Ученым пришлось использовать данные Вояджера, Кассини и Пионера для проведения наилучшей оценки. Теперь день на Сатурне длится 10 часов, 32 минуты и 35 секунд с точностью 13 секунд.

Впрочем, в течение года с такой ошибкой вполне может набежать четыре лишних дня.