В гиде On the Edge, который мы подготовили вместе с Отделом культуры и образования Посольства Великобритании в Москве, профессора из ведущих британских университетов объясняют 15 главных научных тем, которые должен понимать каждый образованный человек. Следите за новостями проекта и будьте на крае науки вместе с нами.

Когда я была маленькой, отец построил телескоп (тогда мы еще жили в ЮАР): мы с сестрой помогали строить его бетонный фундамент. Мы были так счастливы! Когда я посмотрела через телескоп, то первым увидела Сатурн и его кольца. Мне показалось, что я увидела и некоторые его спутники, но это маловероятно: расстояние слишком большое. С тех пор меня всегда интересовал Сатурн и его спутники, но я никогда не думала, что мне повезет присоединиться к проекту по запуску космического аппарата к Сатурну и что буду работать с прибором, данные с которого помогут нам совершить открытие об одном из его спутников.

Рекомендуем по этой теме:
45520
Есть ли жизнь на других планетах?

Спутник, о котором я хотела бы рассказать, — это Энцелад. Он очень маленький — около 500 километров в диаметре. Нам всегда хотелось узнать больше о его поверхности, потому что она очень молодая. Если сравнить Энцелад и близкий к нему спутник Мимас, то можно увидеть, что второй покрыт множеством кратеров. Логично было бы ожидать, что поверхность Энцелада тоже будет покрыта кратерами, но это не так: она выглядит молодой. Кроме того, Энцелад расположен близко к Сатурну, а вокруг него можно заметить молекулы воды, и ученым всегда было интересно, может ли Энцелад быть их источником.

До того, как «Кассини» достиг Сатурна, мы изучали Энцелад с телескопов, расположенных на поверхности Земли, но это очень далеко, и мы не могли понять, что там происходит. «Вояджер» пролетал мимо Сатурна в 1980 году, и тогда он сфотографировал поверхность Энцелада. Это подтвердило наши догадки о том, что она выглядит молодой. На борту «Вояджера» был прибор, который сфотографировал Энцелад в инфракрасном диапазоне. Так мы открыли, что его поверхность состоит из водяного льда. Это все, что мы знали об Энцеладе до того, как туда прибыл «Кассини».

Сделаем шаг назад. Когда вы разрабатываете межпланетную миссию, вам нужно запастись терпением. Пройдут годы с того момента, когда вы решите запустить космический аппарат, до того, как начнете получать с него данные. Мы спроектировали и построили приборы в начале 1990-х годов, «Кассини» был запущен в 1997 году. На перелет ушло шесть с половиной лет: аппарат добрался до Сатурна в 2004 году, а в 2005-м впервые облетел Энцелад. Мы получили очень странные данные. Все выглядело так, как будто Энцелад намного больше, чем мы думали. Магнитное поле Сатурна обращается вокруг него с той же скоростью, и если магнитные силовые линии пройдут через мертвый спутник, то они его не заметят.

Рекомендуем по этой теме:
25821
Как устроена Вселенная?

Мы ждали, что все будет именно так. Во время пролета аппарата мы видели магнитные силовые линии Сатурна, идущие в направлении Энцелада, но вместо того, чтобы пройти насквозь, они останавливались, как если бы Энцелад был для них бо́льшим препятствием, чем мы предполагали. Мы посмотрели на данные внимательнее, но не могли с уверенностью сказать, что именно наблюдаем. Аппарат пролетал очень быстро, его камеры были нацелены в сторону Энцелада, и мы боялись, что неправильно учитываем поправку на движение аппарата. Так что мы ничего не сказали, но подумали, что это все очень интересно. Через месяц аппарат пролетел мимо Энцелада еще раз. Во второй пролет мы увидели абсолютно то же самое: что-то не давало магнитному полю проникнуть под поверхность спутника. Кроме того, в данных о магнитном поле было обнаружено множество возмущений. Расчеты показали, что они связаны с гидроксид-ионами.

Мы попытались составить модель для описания всех наших наблюдений. Одно из объяснений того, что мы видели, — наличие атмосферы у Энцелада. Как и на Земле, если верхние слои атмосферы ионизируются под воздействием солнечной радиации, это не дает магнитному полю проникать внутрь. Мы были почти уверены, что наблюдали именно атмосферу, наша команда пришла к такому выводу. Я отправилась в Лабораторию реактивного движения к руководству проекта, чтобы уговорить их на еще один пролет над Энцеладом — посмотреть, действительно ли там есть что-то интересное. Я не была уверена, что все получится, но решила, что стоит попробовать. Было очень интересно: совещание о том, стоит ли это делать, длилось три или четыре часа. Если бы они согласились, то другие команды не получили бы свои данные, но все были в восторге от того, что над одним из спутников может быть атмосфера. Если это так, это было бы настоящее открытие: Энцелад такой маленький, он давно должен был остыть, любое внутреннее тепло должно было исчезнуть.

В итоге мы решили изменить параметры следующего пролета, чтобы подобраться как можно ближе к Энцеладу. Изначально мы предлагали пролететь в тысяче километров над поверхностью, но руководство согласилось на пролет на высоте 173 километра. Признаюсь, за два-три дня до этого пролета я совсем не спала, потому что, если бы мы ничего не увидели, никто больше не поверил бы ни одному моему выводу. Но мы получили поразительные данные: вместо атмосферы, покрывающей всю поверхность, мы увидели фонтан водяного пара, выходящий из южного полюса. Из-за того, что мы подобрались так близко, все остальные приборы тоже смогли произвести замеры, и оказалось, что на южном полюсе есть разломы, из которых выходила не только вода, но и органические соединения. Это значило, что в Энцеладе есть источник тепла, но так не должно быть, он должен быть холодным. За пределами Энцелада температура составляет -170 °C. Откуда там возьмется жидкая вода? /p>

Мы совершили множество дополнительных пролетов над Энцеладом. В один из них были исследованы его органические соединения, и тогда ученые пришли в полный восторг. Мы изучаем Солнечную систему в том числе потому, что хотим узнать, может ли жизнь зародиться где-то еще, кроме Земли. Для появления жизни нужны четыре условия: жидкая вода, источник тепла, органика (все это на Энцеладе есть), а последнее — присутствие всех этих трех компонентов на протяжении достаточно долгого времени, чтобы могли произойти нужные процессы. Сейчас Энцелад — одно из мест Солнечной системы, где есть потенциал для зарождения жизни. О наличии жизни речь не идет, но она в какой-то момент может здесь образоваться.

Сейчас много говорят о том, чтобы отправить на Энцелад еще один аппарат, выйти на его орбиту. Ведь подумайте сами: чтобы понять его, нужно провести на нем много времени. Так что есть много предложений снова полететь к Энцеладу, но проблема состоит в том, что он маленький и его гравитационное поле тоже небольшое. Нужно очень много топлива, чтобы замедлиться для выхода на его орбиту, а это всегда будет проблемой.

Думаю, открытие жидкой воды на Энцеладе сосредоточило умы ученых на том, что, если вы ищете в Солнечной системе жидкую воду, она не обязательно будет на поверхности. Миры с жидкой водой могут быть и под поверхностью. И даже если вы далеко от Солнца, все равно можно получить жидкую воду. Это также влияет на наше представление об экзопланетах, то есть планетах за пределами Солнечной системы. Ученые всегда ищут экзопланеты, расположенные близко к материнской звезде, но открытие жидкой воды на Энцеладе показало, что это необязательно. Вы можете быть далеко от звезды, но при правильных условиях под поверхностью сформируется жидкая вода.

Думаю, если бы меня спросили, какой мой любимый спутник, сейчас я бы назвала Энцелад, потому что он подарил нам много сюрпризов — мы их совсем не ожидали. Количество водяного пара, пыли и газа Энцелада такое большое, что они образуют огромное кольцо водяного пара вокруг Сатурна. Когда вы пролетаете сквозь него, вы можете его исследовать.

Оглядываясь на это открытие, думаю, что большая сложность — быть смелыми. Мы не очень хорошо понимали, что мы видели, но это точно было что-то неожиданное, интересное. Иногда нужно быть смелыми и решиться на изменения: порой так совершаются открытия.