Группа учёных под руководством Нильса Рубрехта из Делфтского технологического университета (Нидерланды) обнаружила необычное явление в системе Сатурна. Анализируя архивные снимки космического аппарата «Кассини», полученные во время 17-го сближения с Энцеладом 27 марта 2012 года, они заметили полосообразные структуры вокруг спутника. Эти полосы были зафиксированы как визуальным и инфракрасным картографическим спектрометром (VIMS) зонда, так и узкоугольной камерой (NAC).

Подобные полосы были обнаружены ещё на двух снимках «Кассини», сделанных в декабре 2010 года и мае 2012 года. Их положение относительно друг друга оставалось неизменным на разных изображениях, угол наклона к плоскости Солнечной системы составлял около 16° (или 43° к плоскости колец Сатурна). Это подтверждает реальность наблюдаемого эффекта, исключая возможность артефактов камеры. Наблюдения, проведённые с разницей почти в полтора года, указывают на длительное существование этого явления.

Вид колец Сатурна, полученный 30 июня 2004 года. На этом снимке различные оттенки обусловлены не выбросами Энцелада, а различиями в их составе, зафиксированными ультрафиолетовым спектрографом космического аппарата «Кассини». Источник: NASA / JPL / University of Colorado

Исследование показало, что отдельные полосы смещаются при изменении длины волны света. Это позволило учёным понять природу явления. На Земле радуги образуются за счёт преломления солнечного света в каплях воды. В вакууме вокруг колец Сатурна физические процессы несколько иные, но эффект аналогичный. Самая яркая полоса на снимках «Кассини» (около 5 мкм (5·10?? м)) образуется за счёт прямого отражения солнечного света от кристаллов льда. Однако, из-за малых размеров частиц льда происходит дифракция света, разлагающая его на составляющие длины волн – явление, аналогичное работе дифракционной решётки.

Учёные предполагают, что дифракционная решётка образована частицами, выбрасываемыми из гейзеров Энцелада. Спектр яркой полосы, зафиксированный VIMS, указывает на наличие кристаллов водяного льда с примесью сухого льда (диоксида углерода), что свидетельствует о недавнем выбросе вещества в космос. Однако, авторы работы пока не могут объяснить, почему эти частицы крупнее, чем в самих гейзерах, и расположены так далеко от плоскости колец Сатурна.

Подобные оптические явления, известные в земной атмосфере, были обнаружены и на других планетах. Например, орбитальный аппарат «Венера-экспресс» зафиксировал гало – кольцо преломлённого солнечного света – в верхних слоях облаков Венеры. Марсоход Perseverance наблюдал аналогичный эффект, образованный шестиугольными кристаллами льда в марсианских облаках. Однако, обнаруженное в кольцах Сатурна явление уникально и обладает поэтичной красотой: фонтаны Энцелада создают космические радуги.

Работа Рубрехта и его коллег демонстрирует, что даже после завершения миссии «Кассини» анализ её данных продолжает приносить новые и ценные открытия. Полученные результаты расширяют понимание динамики системы Сатурна и процессов, происходящих на его спутнике Энцеладе. Дальнейшие исследования могут помочь уточнить механизмы образования этих «космических радуг» и получить более полную картину физических процессов в кольцах Сатурна.

Подробнее на iXBT