Свежего снега не хватило для объяснения яркости спутников Сатурна

Астрономы пришли к выводу, что за рекордную яркость некоторых спутников Сатурна в радиодиапазоне отвечает не только слой чистого льда, но и специфические структуры под поверхностью этих тел. Тем не менее, природа этих рассеивающих структур пока не ясна. Доклад с результатами был представлен в Женеве на совместной конференции Конгресса европейского планетарного общества и Американского астрономического общества.

Внутренние луны Сатурна являются самыми радиояркими объектами в Солнечной системе, то есть они отражают наибольшее количество радиоволн. Это говорит о специфических свойствах поверхности этих тел. В частности, усредненное по всей поверхности альбедо на длине волны в 2,2 сантиметра для Энцелада составляет 2,96 ± 0,39, а для ряда других спутников также превышает единицу.

Известно, что поверхности этих лишенных атмосферы тел постоянно изменяются, так как они взаимодействуют с веществом колец. Также кора ледяного спутника Энцелада иногда раскалывается, а из трещин поднимаются струи очень чистой воды из подповерхностного жидкого океана. Эта вода превращается в лед, который также оседает как на сам Энцелад, так и на соседние спутники, такие как Мимас, Тетис, Диона и Рея.

В докладе астрономов из Франции и США представлен финальный анализ всех радионаблюдений системы Сатурна аппаратом «Кассини», который находился у планеты в 2004–2017 годах. Оказалось, что чистоты льда недостаточно для объяснения ни величины альбедо, ни зафиксированной слабой зависимости от угла падения радиоволн.

«Принятые нами суперяркие радарные сигналы требуют как минимум нескольких десятков сантиметров снежного покрова, — говорит ведущий автор работы Элис Ле Галл (Alice Le Gall) из института LATMOS в Париже. — Однако только состав не может объяснить зафиксированный экстремальный уровень яркости. Радарные волны могут проникать сквозь прозрачный лед на глубину до пары метров, поэтому у них больше возможности отразиться от погруженных структур. Подповерхностный слой внутренних лун Сатурна должен содержать высокоэффективные отражатели, которые преимущественно направляют падающие радиоволны назад к их источнику».

Природа отражающих структур пока остается неизвестной. Высказывались предположения, что такой эффект может возникать благодаря когерентному обратному рассеянию на специфических неоднородностях во льду. Это явление связано с конструктивной интерференцией движущихся в обратном направлении волн. Однако даже для объяснения радиоальбедо Европы, которая в два раза тусклее Энцелада, уже требуется заполнение отражающего слоя на 80 процентов по объему нужными неоднородностями.

Известно, что поверхность Энцелада покрыта множеством различных особенностей, таких как крупные блоки льда, конусообразные возвышения и плотные скопления трещин. Однако способность таких деталей рельефа создать необходимый эффект не доказана. В связи с этим авторы заключают, что однозначного понимания причины высокого радиоальбедо Энцелада пока нет.

Ранее сообщалось, что на Энцеладе найдены сложные органические молекулы, а жизнеспособность земных архей проверили условиями Энцелада. Другой нерешенной проблемой системы Сатурна является возраст его колец, который одни ученые считают относительно небольшим, а другие — сравнимым со временем жизни Солнечной системы.