Рея
Рея — второй по величине спутник Сатурна после Титана. Её диаметр составляет около 1527 км, а поверхность покрыта многочисленными кратерами и яркими разломами. По размерам Рея уступает Луне более чем вдвое, но входит в число крупнейших ледяных спутников планеты.[1]
Аппарат Cassini обнаружил вокруг Реи крайне разреженную газовую оболочку, содержащую кислород и углекислый газ. Газ связан с процессами на ледяной поверхности и её взаимодействием с магнитосферой Сатурна.[4]
Размеры и физические характеристики
Средний радиус Реи — 763,5 км, а масса достигает 2,31 × 1021 кг. При этом её средняя плотность составляет всего 1,24 г/см³. Такие свойства соответствуют телу с большой долей водяного льда и меньшей долей каменного вещества.[1]
Ускорение свободного падения у поверхности равно примерно 0,264 м/с² — почти в 37 раз меньше земного. Рея крупнее Тефии и Энцелада, но её масса примерно в 32 раза меньше массы Луны.[1]
Наружный ледяной слой в условиях Реи очень холоден и сохраняет ударный рельеф. Светлые участки соседствуют с более тёмным материалом; особенно заметны яркие стенки разломов на фоне кратерированных равнин.[6]
Орбита и вращение
Рея движется вокруг Сатурна по почти круговой орбите с большой полуосью около 527 тыс. км. Один оборот занимает 4,52 земного дня, или примерно 108 часов. Её орбита расположена дальше от планеты, чем орбиты Тефии и Дионы.[5]
Вращение синхронизировано с обращением: одно полушарие постоянно смотрит на Сатурн. Ведущее полушарие обращено вперёд по направлению орбитального движения, ведомое — назад. На этих сторонах различаются свойства поверхности и характер воздействия окружающих частиц.[2][6]
Ударные кратеры и бассейны
Кратеры покрывают почти всю поверхность Реи. Древние образования перекрываются более молодыми, а выброшенный при ударах материал образует светлые пятна и лучи. Уже изображения Voyager 1 показывали густо кратерированный ледяной рельеф, внешне напоминающий отдельные области Луны и Меркурия.[7]
Одна из крупнейших ударных структур — Тирава — имеет диаметр около 360 км. Это почти четверть диаметра Реи. В отдельных местах глубина бассейна достигает примерно 5 км, по оценкам, основанным на изображениях Voyager.[8]
На снимках рядом с Тиравой видны яркие выбросы более свежих кратеров. Сочетание крупных древних бассейнов и меньших поздних ударных структур сохраняет последовательность событий, постепенно изменявших поверхность спутника.[8]
Тектонические разломы
Voyager обнаружил на ведомом полушарии Реи протяжённые светлые полосы, которые первоначально связывали с выходом вещества при ледяном вулканизме. Более подробные наблюдения Cassini показали сложные системы разрывов и уступов.[6]
Светлые стенки выделяются там, где обнажается более чистый водяной лёд, а тёмный рыхлый материал осыпается вниз. Часть таких структур пересекает кратерированные равнины и отдельные кратеры. Они указывают на тектоническую переработку уже существовавшего рельефа.[2]
Цветные изображения с усиленными различиями также выявляют неоднородности вокруг разломов. Они могут отражать отличия состава и размеров частиц поверхностного льда.[6]
Экзосфера
В 2010 году по данным Cassini было объявлено об обнаружении у Реи молекулярного кислорода O₂ и углекислого газа CO₂. Приборы регистрировали газ непосредственно во время пролётов. Измеренные пиковые концентрации составляли около 5 × 1010 молекул кислорода и 2 × 1010 молекул углекислого газа на кубический метр.[4]
Кислород связывают с облучением водяного льда энергичными частицами, захваченными магнитным полем Сатурна. Частицы разрушают молекулы воды и способствуют образованию и высвобождению кислорода. Источник CO₂ установлен менее определённо: рассматриваются углеродсодержащие примеси и вещество, доставленное микрометеоритами.[4]
Последующий анализ плазменных измерений подтвердил регистрацию уходящих от Реи ионов CO₂⁺. Таким образом, обмен между поверхностью, нейтральной газовой оболочкой и окружающей плазмой прослеживается несколькими приборами.[9]
Температура и поверхностный слой
Температура Реи сильно зависит от освещения и сезона. В освещённых областях она может достигать примерно 99 К, или −174 °C. Полярные области во время длительной зимы значительно холоднее.[2]
Анализ измерений инфракрасного спектрометра CIRS дал для южного зимнего полюса оценки 25,4 ± 7,4 К в 2013 году и 24,7 ± 6,8 К в 2015 году. Для северного летнего полюса во время наблюдений 2013 года получено 66,6 ± 0,6 К. Эти значения относятся к конкретным наблюдениям полярных областей.[3]
Сезонные тепловые модели показали низкую тепловую инерцию поверхностного материала. Результаты согласуются с очень пористым рыхлым слоем, сохраняющим такие свойства не только в самых верхних миллиметрах, но и на значительно большей глубине. Авторы связывают его с мелкими ледяными частицами.[3]
Голубоватые экваториальные участки
На изображениях с усиленными цветами обнаружена цепочка сравнительно голубоватых пятен в узкой полосе вдоль экватора. Ширина полосы составляет около 10 км. Отдельные пятна связаны с небольшими кратерами и участками их склонов.[10]
Голубоватый оттенок здесь обозначает относительное различие отражения в использованных спектральных фильтрах. Он не означает, что экваториальная область выглядит ярко-синей для человеческого глаза. В качестве объяснения рассматривалось обнажение сравнительно свежего льда.[10]
Гипотеза колец
В 2008 году необычное уменьшение потока электронов около Реи было интерпретировано как возможный признак околоспутникового вещества, включая узкие кольца. Гипотеза получила широкое внимание, поскольку предполагала существование кольцевой системы у естественного спутника.[11]
Специальный поиск по изображениям Cassini не обнаружил ожидаемого материала. Работа 2010 года показала, что предполагаемые кольца не согласуются с оптическими наблюдениями. Поэтому Рея не считается спутником с подтверждёнными кольцами, а первоначальные электронные измерения требуют иного объяснения.[11]
Внутреннее строение
Низкая средняя плотность уверенно указывает на большое содержание льда, но распределение каменного вещества внутри Реи определяется хуже. Данные гравитационного поля Cassini не дают основания считать единственной установленной моделью ни полностью однородный шар, ни тело с крупным компактным каменным ядром.[12]
В анализе 2016 года рассматривались модели с разной степенью разделения льда и камня. Существенную роль играет отклонение формы и гравитационного поля от простого равновесного состояния. Поэтому размеры и свойства возможного ядра остаются модельно зависимыми.[12]
Открытие и исследования
Джованни Доменико Кассини открыл Рею 23 декабря 1672 года. Её имя связано с титанидой Реей, матерью Зевса в древнегреческой мифологии. Историческое обозначение Сатурн V сохранилось в астрономических каталогах.[2]
Первые близкие изображения получили Voyager 1 и Voyager 2 во время пролётов системы Сатурна в 1980–1981 годах. Затем Cassini исследовал спутник многократно, получая снимки, спектры и данные о гравитации и окружающей плазме.[13][7]
Во время пролёта 2 марта 2010 года Cassini прошёл примерно в 100 км от поверхности. Такая близкая траектория позволила измерять крайне разреженный газ и изучать его взаимодействие с магнитосферой Сатурна.[4][14]
См. также
Примечания
- ↑ 1,0 1,1 1,2 1,3 1,4 1,5 1,6 1,7 Planetary Satellite Physical Parameters // NASA JPL. Рея: решение SAT441. Масса вычислена из GM с использованием G = 6,67430 × 10−11 м³/(кг·с²).
- ↑ 2,00 2,01 2,02 2,03 2,04 2,05 2,06 2,07 2,08 2,09 Rhea // NASA Science.
- ↑ 3,0 3,1 3,2 Howett C. J. A. et al. Thermal Properties of Rhea’s Poles: Evidence for a Meter-Deep Unconsolidated Subsurface Layer // Icarus. 2016. Vol. 272.
- ↑ 4,0 4,1 4,2 4,3 4,4 Thin Air — Cassini Finds Ethereal Atmosphere at Rhea // NASA/JPL-Caltech. 29 ноября 2010.
- ↑ 5,0 5,1 5,2 5,3 5,4 5,5 Planetary Satellite Mean Elements // NASA JPL. Рея: средние элементы на 1 января 2000 года, 12:00 TDB.
- ↑ 6,0 6,1 6,2 6,3 Rhea’s Wisps in Color // NASA/JPL/Space Science Institute. 23 февраля 2006.
- ↑ 7,0 7,1 Rhea — Icy Cratered Surface // NASA/JPL. Снимок Voyager 1 от 12 ноября 1980 года.
- ↑ 8,0 8,1 Tirawa at Twilight // NASA/JPL/Space Science Institute. 2005.
- ↑ Desai R. T. et al. Cassini CAPS Identification of Pickup Ion Compositions at Rhea // Geophysical Research Letters. 2018.
- ↑ 10,0 10,1 Rhea’s Blue Streaks — Looking West // NASA/JPL/Space Science Institute/USRA/LPI. 2010.
- ↑ 11,0 11,1 Tiscareno M. S. et al. Cassini Imaging Search Rules out Rings around Rhea // Geophysical Research Letters. 2010. DOI: 10.1029/2010GL043663.
- ↑ 12,0 12,1 Tortora P. et al. Rhea Gravity Field and Interior Modeling from Cassini Data Analysis // Icarus. 2016. Vol. 264. P. 264–273.
- ↑ Cassini-Huygens // NASA Science.
- ↑ Rhea Flyby R-2 — March 2, 2010 // NASA Science.