Частицы пыли и льда падают с колец Сатурна на 5 крохотных спутников планеты-гиганта. Все они расположены вблизи или даже внутри системы колец планеты.

Это явление было обнаружено орбитальным аппаратом NASA Cassini, который совершил 6 близких пролётов системы колец с декабря 2016 по апрель 2017 года в рамках «Большого финала». Это завершающая фаза многолетней миссии, когда аппарат специально направлялся по всё более сужающейся траектории между Сатурном и его кольцами, прежде чем закончил своё существование в атмосфере планеты. Это было сделано, чтобы избежать загрязнения крупных спутников Сатурна, на которых может существовать микробная жизнь, биоматериалы с Земли.

Во время этих сближений Cassini проводил наблюдения колец и спутников Сатурна с максимально близкого расстояния. 6 из его 12 научных инструментов захватывали материал из колец, в том числе ледяные частицы с крупного спутника Энцелад, которые падают на поверхность небольших лун – Дафниса, Пана, Атласа, Эпиметея и Пандоры.

При помощи спектрометра VIMS (Visible and Infrared Mapping Spectrometer, «спектрометр видимого и инфракрасного диапазона для картографирования») была создана спектральная карта поверхности Пана, на основании которой учёные сделали предположения о составе всех 5 небольших спутников.

«Изучение этих маленьких странных лун со столь опасно близкой траектории дало нам понимание того, как они взаимодействуют с кольцами Сатурна. У нас есть всё больше данных в пользу того, что у Сатурна весьма активная система колец и спутников», – говорит Бонни Буратти (Bonnie Buratti) из Лаборатории реактивного движения (JPL) NASA. Буратти стоит во главе группы из 35 учёных, которые провели это исследование. Его результаты опубликованы в журнале Science.

Эти 5 спутников слишком малы, чтобы иметь сферическую форму. Оказалось, что они имеют пористую поверхность, причём большая часть вещества, по всей видимости, находится в их экваториальных областях. По мнению исследователей, эти тела могли формироваться постепенно: на плотные ядра, оставшиеся от крупного тела, уничтоженного в результате столкновения, постоянно падало вещество, приведя в итоге к образованию небольших спутников.

«Мы выяснили, что эти спутники собирали на себе ледяные и пылевые частицы, падающие из колец. Частицы в результате образовали небольшие «юбки» вокруг экватора каждого из спутников. Если бы это были более плотные тела, они бы приняли близкую к шарообразной форму, поскольку притяжение более ровно распределило бы вещество», – объясняет Буратти.

Руководитель проекта Cassini Линда Спилкер (Linda Spilker) высказала предположение, что похожие процессы могут происходить по всей обширной системе колец Сатурна. По её мысли, не исключено, что некоторые достаточно крупные частицы, входящие в состав колец, со временем могут накапливать достаточно вещества, чтобы и самим стать маленькими спутниками. «Детальные изображение этих крохотных «кольцевых» лун могут дать нам ключи к объяснению поведения частиц, составляющих кольца», – полагает Спилкер.

Из этих 5 небольших спутников, Дафнис и Пан – ближайшие к Сатурну. Их отличает красноватый оттенок, похожий на оттенок главных колец планеты. Пока не удалось определить состав их поверхности, однако учёные предполагают, что она должна состоять из органических соединений и железа.

Находящиеся на более значительном расстоянии от Сатурна спутники Атлас, Эпиметей и Пандора покрыты хорошо отражающим свет слоем льда. Этот лёд может происходить из гейзеров, выбрасываемых в космос 500-километровым спутником Энцеладом, являющимся одним из самых ярких объектов в Солнечной системе благодаря своему ледяному внешнему слою. Криовулканы, наблюдаемые возле южного полюса Энцелада, выбрасывают струи водяного пара и летучих веществ, которые происходят, вероятно, из подлёдного океана, где может существовать микробная жизнь.

Как и выбросы с Энцелада, 3 вышеупомянутых, более далёких спутника, имеют голубоватый оттенок. Более удалённое от планеты кольцо Е также состоит из вещества, выброшенного гейзерами Энцелада.

В отрывке из научной работы, опубликованной в Science, отмечается, что поверхности мелких спутников приобрели свою форму благодаря «двум соперничающим процессам…а именно, из-за загрязнения красноватым веществом, образованным в главной системе колец Сатурна, а также путём аккреции ярких ледяных частиц водяного пара из криовулканических выбросов со спутника планеты Энцелада».

Хотя Cassini собрал немало данных по магнитным полям, пыли и плазме в области между кольцами и самим Сатурном, учёные пока не уверены, какой фактор мог запустить формирование мелких спутников. Чтобы выяснить это, исследователи используют полученные данные в компьютерном моделировании.

Это исследование способно пролить свет и на другие миры, намного более далёкие, чем Сатурн, в том числе на астероиды и мелкие спутники других планет. Ледяные гиганты Уран и Нептун тоже имеют кольца, поэтому похожие процессы попадания вещества с их колец на ближайшие спутники нельзя исключать.