Япет: самая странная луна Солнечной системы

В 1671 году Джованни Кассини смотрел через телескоп на Сатурн и обнаружил ряд невероятных чудес: знаменитый пробел в его кольцах, облачные полосы в атмосфере и несколько спутников. Вторая обнаруженная луна Сатурна — Япет — сразу же продемонстрировала свою уникальность: была видна лишь половина ее орбиты. Другие 50% времени Япет был совершенно невидим, его нельзя было обнаружить никак, хотя в остальном он подчинялся обычным законам гравитации. Спустя тридцать лет улучшений телескопа Кассини наконец смог найти эту луну на западной и восточной стороне, но на восточной стороне она была в шесть раз тусклее.

Кассини разработал теорию об этой луне, ныне известной как Япет. Он утверждал, что прежде всего Япет должен быть двухцветным, с одной стороной более яркой, а другой — менее яркой. Второе: он должен быть приливно заблокирован с Сатурном, чтобы встречать его всегда одной и той же стороной. Благодаря сочетанию этих факторов, «передний фронт» Япета будет тусклее и темнее его тыла. Идея была интересной, но проверить ее не было никакой возможности.

Это различие окраски не единственное, что делает Япет примечательным или даже уникальным спутником среди всех. Все основные спутники Сатурна движутся по орбите в той же плоскости, что и его кольца. Все, кроме Япета, который значительно наклонен. Никто не знает почему. Ни одна другая крупная луна в Солнечной системе, которая сформировалась вместе с родительской планетой, не имеет такого наклона, как Япет.

Еще у Япета есть гигантский хребет вдоль экватора: примерно на 10 километров выше, чем остальная часть твердого ледяного мира. Но спутник вращается недостаточно быстро, чтобы объяснить происхождение хребта, и поверхности Япета много миллиардов лет, поэтому это точно не скопившийся мусор. Ни одна из теорий, объясняющих появление этого гребня, не имеет преимуществ и перевеса. Япет весьма необычный для Солнечной системы спутник, и мы разгадали не так-то много его загадок.

И все же одну из загадок Япета мы разгадали спустя 300 лет после ее появления. Благодаря «Кассини» — миссии NASA, а не итальянскому ученому — мы добрались до Япета и сфотографировали его. Оказалось, что одна из его сторон выглядит, будто ее распахали в грязное месиво. Япет оказался и правда двухцветным; одно полушарие отражает в 10-20 раз больше света, чем другое. Ситуация оказалась еще более суровой, чем представлял сам Кассини, поскольку разграничения между светлым и темным полушариями не идеально соответствовало орбите Япета.

Что привело к еще большей загадке: почему Япет выглядит таким образом?

Видите ли, Япет находится на орбите в два раза дальше, чем любой другой крупный спутник Сатурна. Для темного мусора, скопившегося на передней стороне, «жуки на лобовом стекле» были бы очень странным объяснением, поскольку спутник находится далеко от других крупных игроков системы Сатурна, включая кольца планеты. Ни одна другая луна планеты не имеет такой особенности.

Чуть дальше Япета находится Феб, небольшая луна, которую, скорее всего, планета захватила из пояса Койпера. В отличие от всех других внешних спутников Сатурна, Феб вращается в противоположном направлении, пролегает очень далеко и очень, очень темная луна, что важно. Она темнее всех других крупных спутников, вращающихся вокруг Сатурна, и сопоставима с темной частью Япета по этому параметра. В дополнение к этому Феб излучал постоянный поток частиц в течение длительного времени, поскольку радиация Солнца и крошечные столкновения были достаточно сильны, чтобы пылинка за пылинкой сдувать внешнюю поверхность спутника.

Благодаря инфракрасным обсерваториям вроде космического телескопа Спитцер, мы открыли нечто интересное о Фебе: спутник образовал вокруг Сатурна собственное кольцо. Оно больше, диффузнее и менее плотное, чем другие кольца, открытые не текущий момент. Кольцо настолько разрозненное — семь пылинок на кубический километр — и настолько протяженное, что даже далекий Япет проходит через него на своей орбите. Феб и ее кольцо вращаются по часовой стрелке вокруг Сатурна, но Япет идет против часовой стрелке, а значит мы получаем тот самый эффект «жуков на лобовом стекле».

Со временем эти темные частицы скопились на одной стороне Япета, но не на другой. Но это лишь начало истории. Если бы происходило только это, «яркое вещество» на Япете (лед) просто накрыло бы темный материал Феба в короткий срок. Накапливаясь, темный материал оказывался бы под слоем льда, и Япет стал бы белым целиком.

Но та же физика, которая приводит к тому, что черная машина нагревается на Солнце быстрее и сильнее, чем белая машина в тех же условиях, играет и на Япете. Когда вода пытается сконденсироваться, замерзнуть и осесть на светлых областях Япета, ей ничего не мешает. Но если лед приземляется на темной стороне, тепла поверхности достаточно, чтобы сублимировать его (то есть вскипятить из твердой фазы) и отправить на другую сторону.

Поэтому в нашей системе появился двухцветный мир, подобно символу Инь-Ян. Спустя 300 лет эта загадка была решена. Необычную луну покрасили в два цвета, благодаря комете, которую Сатурн захватил давным-давно. Сотни миллионов лет ее обломки и пыль укрывали другую луну, меняя ее цвет. Осталось решить вопросы горного хребта и наклона, но кто знает, сколько еще загадок нас ожидают за пределами Земли.