16.3. Спутник Нептуна Тритон
Тритон – последний из спутников, о котором пойдет речь в данном разделе книги. В Солнечной системе среди спутников он занимает седьмое место по величине. Тритон является единственным крупным спутником Солнечной системы с ретроградным движением по орбите. Собственная орбита Тритона представляет собой почти правильную окружность, она сильно наклонена к плоскости экватора планеты и к эклиптике. Пояснением к особенностям вращения Тритона служит рис. 16.39.
[more]
Рис. 16.39. Ретроградное движение Тритона,
http://spaces.imperial.edu/russell.lavery/ASTR100/Lectures/Topic12/topic12-Fix14_35.jpg
Нептун, как и большинство планет Солнечной системы, вращается против часовой стрелки по орбите вокруг Солнца и вокруг своей оси. Все крупные, средние и большая часть мелких спутников подчиняются такой же закономерности, продиктованной Солнцем – главой всей планетарной системы. Ретроградное движение Тритона позволило ученым предположить, что он не является «родным» спутником Нептуна, а был притянут гравитационным захватом планеты-гиганта из так называемого Пояса Койпера (о нем речь пойдет чуть дальше). Что привело к осуществлению такого «захвата», когда и как это происходило, – об этом, кроме предположений, нет ничего.
Исследован Тритон мало. Только один зонд – «Вояджер 2» – пролетел мимо него в 1989 году, собрав некоторую информацию. И в ближайшее время других вояжей (простите за каламбур) космических аппаратов к Нептуну не предвидится.
Кроме фотографий и конкретных данных измерений, полученных с помощью «Вояджера 2» и космических телескопов, по Тритону нет ничего. Нет даже надежных гипотез.
Сравнительные размеры Тритона легко себе представить при сопоставлении его с Луной и Титаном (рис. 16.40).
Рис. 14.40. Сравнение размеров Тритона с Луной и Титаном,
http://planetoved.ru/foto/triton2-full.jpg
Некоторые данные по Тритону:
- Масса (2,14х1022 кг) в 3,4 раза меньше массы Луны и составляет 99,5 % от суммарной массы всех известных на данный момент спутников Нептуна.
- Диаметр равен 2706 км.
- Плотность – 2,07 г/см3.
- Предположительно, Тритон является самым холодным объектом в Солнечной системе. Температура на поверхности в среднем составляет 38 К ( –235° C). Его поверхность настолько холодная, что азот, вероятно, оседает на ней в виде инея или снега.
- Поверхность хорошо отражает солнечный свет именно потому, что покрыта льдами (азотный лед – 55, водяной – 20-35 и сухой – 10-25%).
- Тритон – один из геологически активных спутников в Солнечной системе, со сложной геологической историей, обладающий криовулканизмом и разнообразным рельефом. Действующие гейзеры выбрасывают вещество (в основном азот) на несколько километров вверх. «Вояджер 2» сфотографировал несколько гейзеров, похожих на жерла вулканов, которые, по-видимому, извергают газообразный азот с добавкой чрезвычайно тонких, темных частиц.
· Чрезвычайно разряженная атмосфера состоит из азота.
· Ударных кратеров мало, большинство из них находится на ведущей стороне спутника (сторона, смотрящая в сторону движения).
· Тритон подвержен сезонным изменениям, время года на нем продолжается около 40 земных лет, лето в Южном полушарии началось в 2000 году.
· Внутреннее строение предположительно: корка из азотного, водяного и сухого льдов, затем ледяная мантия, в центре массивное каменно-металлическое ядро, составляющее до 2/3 общей массы спутника. Возможно наличие жидкого слоя между корой и мантией.
А следующим моментам мне хочется уделить особое внимание, поэтому они будут обсуждаться отдельно.
1. Полярные шапки. На рис. 16.41 приведена фотография Южной полярной зоны Тритона, полученная «Вояджером 2».
Рис. 14.41. Южная полярная шапка Тритона,
http://images.astronet.ru/pubd/2003/04/23/0001189406/triton1_vg2_big.gif
На фотографии видно, что шапка состоит из розового, желтого и белого материала и занимает значительную часть Южного полушария. Розовато-желтый цвет придают поверхности продукты химических реакций метана под воздействием слабого ультрафиолетового излучения Солнца.
В области полярной шапки имеются многочисленные темные полосы (около 50). По меньшей мере, две из них являются результатами действия гейзероподобных выбросов, остальные, вероятно, тоже. Азот, пробиваясь сквозь отверстия во льду, выносит пылевые частицы на высоту до 8 км, откуда они, снижаясь, могут распространяться шлейфами на расстояния до 150 км. Частицы тянутся в западном направлении, что говорит о существовании преобладающего ветра. Источники энергии и механизм действия таких выбросов не установлены.
Мне очень хотелось найти фотографию Тритона в момент его нахождения в точке равноденствия или хотя бы близко от нее, чтобы оценить одновременно обе полярные зоны. Отдельных фотографий найти не удалось, но мне повезло – все-таки отыскала 3.D анимацию, составленную из множества фотографий, полученных при вращении спутника. Вот ссылка:
https://www.youtube.com/watch?v=SLfG4V6JEuQ. В книге из нее мною использованы несколько кадров, приведенных на рис. 16.42. Последний кадр (4) соответствует по ракурсу фотографии Южного полушария, представленной на рис. 16.41.
Рис. 14.42. Кадры из 3.D анимации вращения Тритона (ссылка выше)
Как видите, в северной зоне тоже есть шапка. А это значит, что вырисовываются определенные закономерности. Экваториальная и прилегающие к ней территории разительным образом отличаются от полярных областей, в том числе и по цвету. Глубже на деталях поверхности останавливаться не буду. Для нас главное – наличие четко обособленных полярных зон.
2. В публикации http://i.ytimg.com/vi/SLfG4V6JEuQ/0.jpg высказывается мысль по поводу «гипотезы гравитационного захвата» Тритона Нептуном, заключающаяся в том, что изначально он принадлежал Поясу Койпера, имел, видимо, вытянутую эллиптическую орбиту, а потом был захвачен Нептуном. Автор считает, что приливное воздействие Нептуна
…- постепенно привело его на орбиту, близкую к окружности, при этом выделялась энергия, расплавлявшая недра спутника. Поверхность застывала быстрее, чем недра, а затем, по мере замерзания и расширения водяного льда внутри спутника, поверхность покрывалась разломами.
По одной из гипотез, - приливное взаимодействие Нептуна и Тритона разогревает планету , благодаря чему Нептун выделяет больше тепла, чем - Уран . В результате Тритон постепенно приближается к Нептуну; когда-нибудь он войдет в предел Роша и его разорвет на части ‒ в этом случае образовавшееся кольцо вокруг Нептуна будет более мощным, чем кольца Сатурна.
Здесь возникает целый ряд вопросов (в цитате сомнительные положения мною подчеркнуты).
- а). Приливное взаимодействие «…постепенно привело его на орбиту, близкую к окружности»?
Из всех спутников планет Солнечной системы, кроме Тритона, столь малого эксцентриситета (0,000016) не имеет ни один. Разница с остальными спутниками составляет как минимум два порядка. Почему другие планеты, тем более Юпитер и Сатурн, не привели свои спутники к отсутствию эксцентриситета орбит? Если даже гравитационный захват имел место, что не кажется однозначно вероятным, то почему вдруг Тритону такое предпочтение при формировании окончательной орбиты в качестве спутника Нептуна? Тому масса примеров, в том числе и эксцентриситет орбит планет в связке с Солнцем и спутников в связке с их «родными» планетами. Для наглядности приведу значения эксцентриситета орбит планет: Меркурий – 0,2; Венера – 0,07; Земля – 0,02; Марс – 0,01; Юпитер – 0,05; Сатурн – 0,06; Уран – 0,05; Нептун – 0,001; Плутон – 0,25. Что касается Плутона – это, действительно, не его законное место, но о Плутоне пока речи нет. Кстати, обратите внимание, что и у Нептуна эксцентриситет орбиты самый маленький – на порядок меньше, чем у других планет. Может, где-то именно здесь «зарыта собака», и в малых эксцентриситетах орбит планеты и ее спутника есть какая-то «хитрая» загвоздка, гораздо «хитрее» захвата из Пояса Койпера?
б). «…при этом выделялась энергия, расплавлявшая недра спутника»?
Почему вдруг такая огромная энергия? Если считать Тритон выходцем из Пояса Койпера, то, по идее, изначально он должен был быть очень холодным, целиком ледяным. Планет, способных разогреть его «приливным захватом», и близко нет. Солнце от Пояса так далеко… Разогрев от Солнечного тепла едва ли возможен. Только от собственных ресурсов. А они-то откуда? И последующего приливного взаимодействия для «расплавления недра спутника» при приближении к Нептуну и формировании орбиты вокруг него, пожалуй, маловато. И кто сказал, что недра расплавлены? Даже наличие подкоркового жидкого океана и то под большим вопросом.
в). «…приливное взаимодействие Нептуна и Тритона разогревает планету,благодаря чему Нептун выделяет больше тепла, чем - Уран .
Представляете себе: один спутник, причем не самый большой в Солнечной системе, разогревает планету-гиганта так, что она отдает в 2,7 раз тепла больше, чем получает от Солнца, да при этом еще много тратит на собственные нужды (хотя бы на те же атмосферные явления). Нептун не просто «выделяет больше тепла, чем Уран», на самом деле он выделяет тепла практически столько же, сколько Юпитер, и больше, чем Сатурн, у которых полно спутников, да еще крупных! С Ураном сравнений быть просто не может – он, можно сказать, планета-инвалид, сам с собой еле-еле справляется, где уж тут излучать! Тритон в 3,4 раза по массе легче Луны и по диаметру на 1000 км меньше. К тому же Земля – не гигант, как Нептун. Если исходить из такой посылки, мы здесь на Земле давно бы уже изжарились. Если в какой-то степени приливное взаимодействие еще может подогреть спутник, то планету-гигант врядли.
г). «В результате Тритон постепенно приближается к Нептуну ; когда-нибудь он войдет в предел Роша и его разорвет на части ».
Поскольку Тритон вращается вокруг своей оси и вокруг своей планеты по часовой стрелке, т.е. «с точностью до наоборот», он, естественно, будет, теряя скорость, приближаться к планете и когда-нибудь может войти в предел Роша. Напомню: предел Роша – это радиус круговой орбиты спутника, на котором приливные силы, вызванные гравитацией центрального тела, равны силам самогравитации спутника. И тогда, действительно, Нептун своей мощной гравитацией порвет его на куски. Но это никак не связано с разогревом планеты, «в результате которого Тритон будет постепенно приближаться к Нептуну». Ну, и гипотезы! Одна другой хлеще!
И еще немного о так называемом «сезонном» разогреве. Снова обращаюсь к докладу «Миссия Энтерпрайз», который я цитировала по этому же поводу в предыдущей главе, посвященной Нептуну – сюзерену Тритона:
Не надо далеко ходить: Тритон, самый большой спутник Нептуна, тоже подвергается существенным изменениям. В данном случае имеется ввиду «очень большое» 5-и процентное повышение температуры между 1989 и 1998 годами. Это равносильно тому, как показали расчеты, если бы температура земной атмосферы повысилась на 22°F (5,5° С) всего за 9 лет!
Считается, что со времени визита Вояджера (1989 год) атмосферное давление Тритона тоже «по крайней мере, удвоилось».
Забавно, что каждый из компонентов, которые мы обсуждали в Солнечной системе (например, тенденция потепления на Тритоне), часто рассматривается как единичное событие и лишь в редких случаях как одно или два события (http://do.gendocs.ru/docs/index-175058.html?page=6).
(0)
