Експерти розповіли, як з’явилися на супутнику Сатурна Рея сліди ракетного палива

Речовина гідразин використовується на нашій планеті як ракетне пальне. Науковці губляться в здогадах, як воно могло потрапити на крижаний супутник Рея. Розповідаємо, які астрономи мають теорії і що зрозуміло про цей місяць.

Що вченим відомо про супутник Сатурна – Рея?

Рея – другий за розміром супутник Сатурна, але з середнім радіусом 764 км він становить не більше третини радіусу максимального супутника Сатурна, Титана. Це невелике, прохолодне, безповітряне тіло надзвичайно схоже на сестринські місяці — Діону і Тетіс. Як і у випадку з двома іншими місяцями, Рея припливно синхронізована по фазі зі своєю батьківською планетою – одна сторона завжди звернена до Сатурна – коли вона завершує свій 4,5-земний день по орбіті. Температура поверхні Реї також схожа на температуру Діони та Тетіса: −174 °C у освітлених Сонцем областях та −220 °C — у затінених. У Реї висока відбивна здатність (або геометричне альбедо). Мається на увазі, що, її поверхня в основному складається з водяного льоду.

Рея знаходиться на відстані 527 тис. км. далі від Сатурна, ніж Діон і Тетіс. Тому вона не отримує достатніх коливань припливів від Сатурна для внутрішнього нагріву. А також, Рея більше вражена кратерами, ніж Діона та Тетіс.

Особливості поверхні та атмосфери

Рея здавалася астрономам крихітним об’єктом до спостережень «Вояджера» (1 та 2) у 1980 та 1981 роках. Зображення космічного корабля продемонстрували, що поверхню Реї можна розділити на дві області: всипану кратерами понад 40 км освітлену місцевість та області другого типу в частинах полярного та екваторіального регіону з кратерами діаметром меншого розміру. Схоже, свого часу в історії Реї сталося «оновлення поверхні». Але це було б давно, передбачається, що середній вік рівнин близько 4 млрд. років.

Зображення “Вояджера” також показали таємничі лінійні “тонкі” смуги довжиною від десятків до сотень миль, що нерідко прорізають рівнини та кратери. У 2006 році зображення космічного корабля «Кассіні» продемонстрували, що ці області є тріщинами, як у каньйонів. Подібні скелі говорять про те, що Рея могла бути тектонічно активною в минулому. Даний тип поверхневих елементів зустрічається також на Діоні та Тетісі.

Космічний корабель «Кассіні» знайшов дуже тонку атмосферу — екзосферу, заповнену киснем та вуглекислим газом навколо Реї у 2010 році. Це був перший випадок, коли космічний корабель безпосередньо захопив молекули кисневої атмосфери – незважаючи на те, що дуже тонкої – у світі, відмінному від Землі.

Кисень на поверхні Реї приблизно в 5 трлн. разів менш щільний, ніж у нас на нашій планеті.

Як Рея дістала своє ім’я?

Місяць Сатурна назвали на честь титаніди в давньогрецькій міфології – Реї, матері олімпійських богів (також Зевса), дочки Урана та Геї. Її чоловіком був Кронос (римський Сатурн).

Кассіні називав Рею однією з 4 Sidera Lodoicea (Зірок Людовіка) після короля Людовіка XIV (три інших були Тетіс, Діоною та Япетом). Астрологи також називають Рею Сатурном V, що означає п’ятий місяць на відстані від Сатурна. Геологічні об’єкти Реї зазвичай отримують свої назви від людей і місць із легенд про створення світу. Міждержавний астрономічний союз нині контролює найменування астрономічних тіл.

Основна загадка Реї

Другий за величиною місяць Сатурна – Рея, один з найбільш незвичайних небесних тіл. Цей супутник має свої кільця, як Сатурн. Ці кільця перші в історії, які були виявлені навколо місяця. Але на цьому унікальні особливості Реї не закінчуються – минулі спектроскопічні дослідження вказали на речовину, що не ідентифікується, на її поверхні.

І зараз старі дані “Кассіні” можуть розгадати цю стару загадку. Нові показники ретельно описані у дослідженні, розміщеному в журналі Science Advances.

Таємниця поверхні Реї почалася кілька десятків років тому, коли космічний корабель НАСА “Кассіні” пролетів над Реєю в рамках своєї місії з вивчення Сатурна та його супутників. Він провів спектрографічний аналіз, зібравши дані ультрафіолетових зображень місяця та його хімічного складу, засвідчивши, що її поверхня складається з льоду. Однак дані також показали наявність матеріалу, що не ідентифікується.

Як вчені зробили відкриття?

Бхаламуруган Сівараман – доцент Лабораторії фізичних досліджень в Індії та співавтор нового аналізу. У своєму інтерв’ю для Inverse вона розповіла, як команда намагалася вивчити хімічну природу цього загадкового сигналу. З цією метою вчені повернулися до вихідних даних «Кассіні».

“Ми використовували відомості з архіву “Кассіні”, щоб точно зрозуміти, що відбувається”, – говорить Сівараман.

Команда, яка стояла за новим дослідженням, проаналізувала дані, зібрані прольотом “Кассіні”, і провела лабораторні досліди, щоб перевірити різні молекули і подивитися, яка з них могла б дати невідомий сигнал.

Що вони виявили?

Перебравши можливих претендентів, дослідники в результаті виявили можливого винуватця: гідразин. Гідразин – неорганічна сполука, тьмяна рідина з аналогічним різким запахом, як і аміак. H₂N—NH₂ — дуже отруйна, дуже гігроскопічна рідина. Тут, на нашій планеті, він використовується у фармацевтиці, агрохімікатах і як ракетне паливо для космічних кораблів. Відповідно до дослідження, це перший раз, коли подібна сполука була виявлена ​​на місяці.

Щоб зрозуміти, звідки міг взятися гідразин, Сівараман та її соратники насправді спробували відтворити умови поверхні Реї в лабораторії.

Цікаво, що це моделювання передбачає, що місячний сусід Реї, Титан, найбільший супутник Сатурна, може мати зв’язок із присутністю гідразину. Дослідники припускають, що Титан може випускати молекули азоту (N) у бік Реї, які потім перетворюються на гідразин в результаті міжмісячної взаємодії.

Подібна взаємодія двох місяців – велика унікальність у нашій Сонячній системі. Однак, враховуючи розмір Титану, цілком можливо, що Місяць матиме певний вплив на навколишні об’єкти.

Що в результаті?

Враховуючи, що це перше виявлення гідразину на місяці, команда, яка проводила дослідження, хоче продовжити спостереження за іншими місяцями, щоб побачити, чи виникає гідразин де-небудь ще в Сонячній системі. Крім того, вони думають, що, можливо, ще доведеться відкрити якийсь невідомий хімічний склад.

Ця конкретна робота допомагає нам ідентифікувати іншу молекулу, про існування якої науковці не знали раніше.