Тритон (спутник)

Тритон

Снимок «Вояджера-2»
Орбитальные характеристики
Большая полуось (радиус)	354 759 км
Эксцентриситет (вытянутость)	0,000 016
Период обращения	−5,88 дня (обратное движение)
Наклон орбиты	157° к непт. экватору 130° к эклиптике
Физич. характеристики
Диаметр	2706,8 км
Площадь поверхности	23 018 000 км²
Масса	2,14·1022 кг
Плотность	2,061 г/см³
Ускорение силы тяжести	0,779 м/с² (в 13 раз меньше земного)
Вторая космическая скорость	1,455 км/с
Период обращения вокруг своей оси	синхронизирован (всегда повёрнут к Нептуну одной стороной)
Наклон осевого вращения	отсутствует
Альбедо (отражательная способность)	0,76
Температура поверхности	38 К (−235 °C)
Характеристики атмосферы
Давление у пов-сти	0,0015 кПа (в 70 тыс. раз меньше земного)
Содержание азота	99,9 %
Содержание метана	0,1 %

У этого термина существуют и другие значения, см. Тритон.

Трито́н (др.-греч. Τρίτων) — крупнейший спутник Нептуна. Был открыт английским астрономом Уильямом Ласселом (William Lassell) в 1846 году, всего через 17 дней после открытия планеты. Назван в честь Тритона — бога морских глубин в греческой мифологии. Название было предложено Камиллом Фламмарионом в 1880, однако вплоть до середины XX века более употребительным было просто «спутник Нептуна» (второй спутник Нептуна Нереида был открыт только в 1949).

Открытие

Уильям Лассел, открывший Тритон

Тритон был открыт английским астрономом Уильямом Ласселом 10 октября 1846 года^[1], всего через 17 дней после открытия Нептуна немецкими астрономами Иоганном Готтфридом Галле и Генрихом Луи д’Арре.

Джон Гершель, известный английский астроном и физик, после обнаружения Нептуна написал Ласселу письмо с предложением попробовать найти у планеты спутники. Лассел этим и занялся, и уже спустя 8 дней открыл Спутник Нептуна^[2]. Также Лассел утверждал, что наблюдал у Нептуна кольца. И хотя кольца действительно у Нептуна есть, официально они были открыты лишь в 1968 году. Поэтому, утверждение Лассела о наблюдении колец подвергается сомнению^[3].

Тритон был назван в честь древнегреческого бога Тритона, сына Посейдона. Впервые название «Тритон» упоминается в 1880 году в трудах Камиля Фламмариона^[4], хотя это название принято много лет спустя^[5]. Хотя Уильям Лассел участвовал в спорах о названии тех или иных спутников планет (Гипериона, Ариэли, Умбриэли), он не дал Тритону названия. Вплоть до 1949 года, когда был открыт второй спутник Нептуна Нереида, Тритон назывался просто Спутником Нептуна.

Орбита

Тритон имеет необычную орбиту. Он движется в направлении, обратном вращению Нептуна, при этом его орбита сильно наклонена к плоскости экватора планеты и к плоскости эклиптики. Это единственный крупный спутник в Солнечной системе, движущийся в обратном направлении. Ещё одна особенность орбиты Тритона — она представляет собой почти правильную окружность.

Особенности строения и орбитального движения Тритона позволяют предположить, что он возник в поясе Койпера, как отдельное небесное тело, похожее на Плутон, и позднее был захвачен Нептуном. Расчёты показывают, что обычный гравитационный захват был маловероятен. По одной из гипотез, Тритон входил в состав двойной системы и в этом случае вероятность захвата повышается. По другой версии, Тритон затормозился и был захвачен потому, что «задел» верхние слои атмосферы Нептуна.

Приливное воздействие 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. Возможно, что захват Тритона нарушил систему спутников, уже существовавшую у Нептуна, и необычная орбита Нереиды служит напоминанием об этом процессе.

По одной из гипотез, приливное взаимодействие Нептуна и Тритона разогревают планету, благодаря чему Нептун выделяет больше тепла, чем Уран. В результате Тритон постепенно приближается к Нептуну; когда-нибудь он войдёт в предел Роша и его разорвёт на части — в этом случае образовавшееся кольцо вокруг Нептуна будет более мощным, чем кольца Сатурна.

Поверхность

«Замёрзшее озеро» (справа) с кратером на его поверхности

Разрежённая атмосфера Тритона в представлении художника

Тритон имеет диаметр 2706 км, что немногим меньше диаметра Луны, и плотность около 2,07 г/см³. Его поверхность хорошо отражает солнечный свет, поскольку покрыта метановым и азотным льдом. Во время пролёта «Вояджера» бо́льшую часть южного полушария покрывала полярная шапка.

Для наблюдателя с Земли средний видимый блеск Тритона составляет 13,47^m[6], и Тритон с Земли может быть найден только в достаточно крупный телескоп. Абсолютная величина его тем не менее составляет −1,2^m, что вызвано высоким альбедо.

Средняя температура поверхности Тритона составляет 38 К (-235 °C). Это настолько холодная поверхность, что азот, вероятно, оседает на ней в виде инея или снега.

Вблизи экватора на обращённой к Нептуну стороне Тритона обнаружены по крайней мере два (а возможно и больше) образования, напоминающие замёрзшее озеро с террасами на берегах с высотой ступеней до километра. Их возникновение, по-видимому, связано с последовательными эпохами замерзания и плавления, с каждым разом охватывавшими всё меньший объём вещества. Даже в условиях поверхности Тритона метановый или аммиачный лёд недостаточно прочны, чтобы удерживать такие перепады высот, поэтому полагают^[7], что в основе террас лежит водяной лёд. Не исключено, что в результате приливного взаимодействия на Тритоне в течение миллиардов лет могла существовать жидкость^[8].

Южная полярная шапка Тритона (занимает нижнюю половину снимка)

Южная полярная шапка из розового, жёлтого и белого материала занимает значительную часть южного полушария спутника. Этот материал состоит из азотного льда с включениями метана и монооксида углерода. Слабое ультрафиолетовое излучение от Солнца действует на метан, вызывая химические реакции, приводящие к появлению розовато-жёлтой субстанции.

Как и на Плутоне, на Тритоне азотные льды покрывают около 55 % поверхности, 20-35 % приходится на водяной лёд и 10-25 % на сухой лёд. Также поверхность Тритона (в основном в южной полярной шапке) покрыта незначительными количествами замёрзших метана и угарного газа — 0,1 % и 0,05 % соответственно.

На поверхности Тритона мало ударных кратеров, что говорит о геологической активности спутника. По мнению ряда исследователей, возраст поверхности Тритона не превышает 100 млн лет^[9]. В полученных «Вояджером-2» данных было зафиксировано всего 179 кратеров, ударное происхождение которых не подвергается сомнению^[10]. Для сравнения, на Миранде, спутнике Урана, зафиксировано 835 кратеров^[10]. При этом площадь поверхности Миранды составляет 3 % от площади поверхности Тритона^[10]. Самая большая из найденных ударных структур на Тритоне, названная «Мазомба», имеет диаметр 27 км. При всём этом на Тритоне обнаружено множество огромных кратеров (некоторые размерами больше «Мазомбы»), происхождение которых связано с геологической активностью, а не со столкновениями^[10][11].

Необычная поверхность, напоминающая «дынную корку»

Большинство кратеров Тритона сконцентрировано в том полушарии, которое смотрит по направлению движения. Учёные ожидают найти меньшее количество кратеров на полушарии Тритона, смотрящем против движения. Как бы то ни было, «Вояджер 2» исследовал только 40 % поверхности Тритона, поэтому в будущем вполне возможно нахождение гораздо большего числа ударных кратеров ещё больших размеров, чем «Мазомба»^[10].

На поверхности Тритона (в основном в западном полушарии^[7]) довольно большую площадь занимает уникальная местность, рельеф на которой напоминает дынную корку. В Солнечной системе такая поверхность не встречается больше нигде. Она так и называется — Местность дынной корки (Cantaloupe terrain). На Местности дынной корки имеется не такое большое количество ударных кратеров, однако эта местность считается древнейшей на спутнике^[12]. Здесь встречаются огромные круглые структуры размерами 30-40 км в диаметре^[12], однако их происхождение не связывают со ударными столкновениями, так как эти структуры приблизительно одинаковых размеров, имеют кривую форму, гладкие высокие края (ударные кратеры в большинстве своём имеют круглую форму, их края пологие и сглаженные). Их происхождение связывают с таким явлением, как диапир^[13][7].

Насчёт происхождения Местности дынной корки существет несколько теорий. Самая распространённая связывает её происхождение с затоплением после мощной криовулканической активности с последующим затоплением местности и остыванием. После затвердевания лёд расширялся и трескался^[12].

Атмосфера и криовулканизм

Облака над Тритоном, протяжённостью около 100 км. Снимок Voyager 2

Сделанный «Вояджером-2» в 1989 году снимок Тритона. Тёмные струи — следы извержений криовулканов

Несмотря на крайне низкую температуру поверхности, за счёт сублимации азота образуется разреженная атмосфера. Давление у поверхности достигает 15 микробар, что составляет, примерно, 1/70000 от давления земной атмосферы на уровне моря.

Считается, что ранее Тритон имел более плотную и мощную атмосферу^[14].

В области полярной шапки имеются многочисленные тёмные полосы (около 50). По меньшей мере две из них являются результатами действия гейзероподобных выбросов (см. Криовулканизм), остальные, скорее всего, — 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. Все они тянутся в западном направлении, что говорит о существовании преобладающего ветра. Источники энергии и механизм действия этих выбросов ещё непонятны, но то, что они наблюдаются в широтах, над которыми Солнце находится в зените, позволяет предположить влияние солнечного света.

На Тритоне зафиксированы протяжённые облака на высоте около 100 км над поверхностью^[15].

Вероятный подповерхностный океан

По расчетам группы астрофизиков под руководством Сасваты Хиер-Маджумдер (Saswata Hier-Majumder) из университета штата Мэриленд в городе Колледж Парк, жидкий океан из смеси аммиака и воды может существовать на Тритоне в том случае, если его первоначальная орбита была достаточно вытянутой. Хиер-Маджумдер и его коллеги сомневаются, что в этом океане могла зародиться жизнь в "земном" смысле этого слова - средняя температура воды в нем не может превышать минус 97 градусов Цельсия. Как предполагают исследователи, такой сценарий представляется весьма вероятным - за несколько миллиардов лет эллиптическая орбита Тритона могла постепенно превратиться в почти идеальный круг, по которому он вращается сегодня. В таком случае жидкий океан под поверхностью Тритона может просуществовать более 4,5 миллиарда лет без замерзания ^[16]

Исследования

Нептун (вверху) и Тритон (внизу) во время «отбытия» Вояджера 2.

Орбитальные характеристики Тритона были определены ещё в XIX веке. Было открыто его ретроградное движение и очень большой наклон орбиты по отношению к экватору Нептуна и эклиптике. О самом Тритоне вплоть до XX века не было известно практически ничего. Попытка измерить диаметр спутника была предпринята Джерардом Койпером в 1954. Первоначально диаметр был оценён в 3800 км. Последующие измерения давали значения от 2500 до 6000 км^[17]. Лишь в 1989, с помощью аппарата Вояджер-2, была наконец получена точная цифра — 2706,8 км.

Начиная с 1990-х годов, с земных обсерваторий начались наблюдения покрытий Тритоном звёзд, что позволило изучать свойства его разреженной атмосферы. Исследования с Земли показали, что атмосфера Тритона плотнее, чем показали измерения Вояджера-2^[18]. Было также открыто повышение температуры атмосферы на Тритоне на 5 %. Это связывают с наступлением летнего периода, так как с повышением температуры растёт количество испаряющихся с поверхности газов^[19].

Вояджер-2 до сих пор остаётся первым и единственным космическим аппаратом, который исследовал Тритон вблизи. Это происходило в июле — сентябре 1989 года.

Интересные факты

• Действующие гейзеры Тритона выбрасывают вещество на несколько километров вверх. Спутник, предположительно, является самым холодным местом в Солнечной системе, обладающим геологической активностью. Температура на поверхности Тритона составляет 38 кельвин(-235 °C.)

• Масса Тритона составляет 99,5% от суммарной массы всех известных на данный момент спутников Нептуна. Таким образом, все остальные спутники имеют очень незначительную массу.

Тритон в произведениях

Спутник упоминается в различного рода произведениях, как промежуточная база между Солнечной Системой и остальным миром.

• Фильм «Туманность Андромеды»
• Роман «Туманность Андромеды»
• Космические Дальнобойщики
• CD-игра Дисцент и её продолжения

Примечания

1. ↑ William Lassell (November 12, 1847). «Lassell's Satellite of Neptune». Monthly Notices of the Royal Astronomical Society 8 (1).
2. ↑ William Lassell (November 13, 1846). «Discovery of Supposed Ring and Satellite of Neptune». Monthly Notices of the Royal Astronomical Society 7 (9).
   • William Lassell (December 11, 1846). «Physical observations on Neptune». Monthly Notices of the Royal Astronomical Society 7 (10): 167–168.
   • (1847) «Observations of Neptune and his satellite». Monthly Notices of the Royal Astronomical Society 7 (17): 307–308.
3. ↑ Robert W. Smith, Richard Baum (1984). «William Lassell and the Ring of Neptune: A Case Study in Instrumental Failure». Journal of History of Astronomy 15 (42): 1–17.
4. ↑ Flammarion, Camille Astronomie populaire, p. 591 (1880). Архивировано из первоисточника 4 июля 2012.
5. ↑ Camile Flammarion. Hellenica. Архивировано из первоисточника 4 июля 2012.
6. ↑ Classic Satellites of the Solar System". Observatorio ARVAL. Проверено 2007-09-28.
7. ↑ ^{1 2 3} Harold F. Levison, Luke Donnes. Comet Populations and Cometary Dynamics // Encyclopedia of the Solar System / Edited by Lucy Ann Adams McFadden, Lucy-Ann Adams, Paul Robert Weissman, Torrence V. Johnson. — 2nd ed. — Amsterdam; Boston: Academic Press, 2007. — P. 483–502. — ISBN 0120885891
8. ↑ Triton might even have been liquid...  (англ.). Архивировано из первоисточника 4 июля 2012.
9. ↑ Сколько лет поверхности Тритона
10. ↑ ^{1 2 3 4 5} Strom, Robert G.; Croft, Steven K.; Boyce, Joseph M. (1990). «The Impact Cratering Record on Triton». Science 250 (4979): 437–39. DOI:10.1126/science.250.4979.437. PMID 17793023.
11. ↑ Ingersoll, Andrew P.; Tryka, Kimberly A. (1990). «Triton's Plumes: The Dust Devil Hypothesis». Science 250 (4979): 435–437. DOI:10.1126/science.250.4979.435. PMID 17793022.
12. ↑ ^{1 2 3} Joseph M. Boyce (March 1993). «A structural origin for the cantaloupe terrain of Triton». In Lunar and Planetary Inst., Twenty-fourth Lunar and Planetary Science Conference. Part 1: A-F (SEE N94-12015 01-91) 24: 165–66.
13. ↑ (April 1993) «Diapirism on Triton: A record of crustal layering and instability». Geology (Geological Society of America) 21 (4): 299–302. DOI:10.1130/0091-7613(1993)021<0299:DOTARO>2.3.CO;2.
14. ↑ Lunine, J. I.; and Nolan, Michael C. (1992). "A massive early atmosphere on Triton".
15. ↑ Limb clouds over Triton
16. ↑ Водный океан может существовать в недрах спутника Нептуна (06.09.2012). Архивировано из первоисточника 26 октября 2012.
17. ↑ DP Cruikshank, A Stockton, HM Dyck, EE Becklin, W Macy (October 1979). «The diameter and reflectance of Triton». Icarus 40: 104–14. DOI:10.1016/0019-1035(79)90057-5.
18. ↑ D Savage, D Weaver, D Halber. «Hubble Space Telescope Helps Find Evidence that Neptune's Largest Moon Is Warming Up». STScI-1998-23.
19. ↑ MIT researcher finds evidence of global warming on Neptune's largest moon. Massachusetts Institute of Technology. Архивировано из первоисточника 4 июля 2012.

Ссылки

• Статьи о Тритоне на freescince.narod.ru
• Параметры спутников Нептуна
• Популярная статья о вулканизме планет