Тритон (спутник)

Материал из Википедии ? свободной энциклопедии
Перейти к навигации Перейти к поиску
Тритон
Спутник
Снимок «Вояджера-2»
Снимок ≪ Вояджера-2
Открытие
Первооткрыватель Уильям Лассел
Дата открытия 10 октября 1846
Орбитальные характеристики
Большая полуось  ( a ) 354 759 км
Эксцентриситет орбиты  ( e ) 0,000 016
Сидерический период обращения ?5,88 дня
(обратное движение)
Орбитальная скорость  ( v ) 4,388 км/с
Наклонение  ( i ) 157° к непт. экватору
130° к эклиптике
Чей спутник Нептуна
Физические характеристики
Средний радиус 1353,4 км
Площадь поверхности ( S ) 23 018 000 км 2
Объём ( V ) 1,038?10 19 м 3
Масса ( m ) 2,14?10 22 кг
Средняя плотность  ( ρ ) 2,061 г/см 3
Ускорение свободного падения на экваторе ( g ) 0,779 м/с 2
(в 13 раз меньше
земного)
Первая космическая скорость  ( v 1 ) 1,027 км/с
Вторая космическая скорость  ( v 2 ) 1,453 км/с
Период вращения  ( T ) синхронизирован
(всегда повёрнут
к Нептуну одной
стороной)
Наклон оси отсутствует
Альбедо 0,76
Видимая звёздная величина 13,47
Абсолютная звёздная величина ?1,2
Температура
На поверхности 38 К (?235 °C)
Атмосфера
Атмосферное давление 4,0?6,5 Па
(в 20 тыс. раз
меньше земного)
Состав:
Азот : 99,9 %
Метан : 0,1 %
Логотип Викисклада  Медиафайлы на Викискладе
Логотип Викиданных Информация в Викиданных   ?

Трито?н ( др.-греч. Τρ?των ) ? крупнейший спутник Нептуна , открытый английским астрономом Уильямом Ласселом 10 октября 1846 года . Седьмой по величине спутник Солнечной системы и единственный крупный спутник Солнечной системы с ретроградным движением по орбите. Из-за ретроградного движения и схожести состава с Плутоном считается захваченным из пояса Койпера [1] .

Предполагается, что Тритон имеет массивное каменно-металлическое ядро [2] , составляющее до 2/3 его общей массы, окружённое ледяной мантией с коркой водяного льда и слоем азотного льда на поверхности [3] . Содержание водяного льда в составе Тритона оценивается от 15 до 35 %.

Тритон ? один из немногих геологически активных спутников в Солнечной системе. О его сложной геологической истории свидетельствуют следы тектонической активности , замысловатый рельеф и многочисленные криовулканы , извергающие азот . Давление разреженной азотной атмосферы составляет около 1/20000 от давления земной атмосферы на уровне моря [4] [5] [ нет в источнике ] .

Открытие и наименования

[ править | править код ]
Уильям Лассел, открывший Тритон

Тритон был открыт английским астрономом Уильямом Ласселом 10 октября 1846 года [6] , спустя 17 дней после открытия планеты Нептун .

После обнаружения планеты немецкими астрономами Иоганном Готтфридом Галле и Генрихом Луи д’Арре , Джон Гершель написал Уильяму Ласселу письмо с предложением попробовать найти у Нептуна спутники. Лассел занялся этим и уже спустя 8 дней открыл Тритон [7] [8] [9] . Лассел также утверждал, что наблюдал у Нептуна кольца . И хотя кольца у планеты действительно есть, официально они были открыты лишь в 1968 году , поэтому заявление Лассела о наблюдении колец подвергается сомнению [10] .

Спутник был назван в честь древнегреческого бога Тритона , сына Посейдона . Несмотря на то, что Уильям Лассел участвовал в спорах о названии тех или иных спутников планет ( Гипериона , Ариэля , Умбриэля ), он не дал Тритону названия. Впервые название ≪Тритон≫ упоминается в 1880 году в трудах Камиля Фламмариона [11] , однако это название было принято много лет спустя [12] . Тритон называли просто Спутником Нептуна вплоть до 1949 года , когда был открыт второй спутник планеты ? Нереида .

Тритон имеет необычную орбиту. Она сильно наклонена к плоскостям эклиптики и экватора Нептуна. По ней Тритон движется в направлении, обратном вращению Нептуна, что делает его единственным крупным спутником в Солнечной системе с ретроградным движением. У орбиты Тритона есть ещё одна особенность: она представляет собой почти правильную окружность [13] .

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, 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, на что может указывать необычная орбита Нереиды .

По одной из гипотез, приливное взаимодействие Нептуна и Тритона разогревает 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 .

Физические характеристики

[ править | править код ]

Тритон ? седьмой по величине естественный спутник в Солнечной Системе. Обладая диаметром в 2706 км, он больше крупнейших карликовых планет  ? Плутона и Эриды . Масса Тритона равна 2,14?10 22 кг, что составляет 99,5 % от суммарной массы всех известных на данный момент спутников Нептуна. Плотность спутника равна 2,061 г/см 3 . Вторая космическая скорость  ? 1,455 км/с.

Для наблюдателя с Земли средний видимый блеск Тритона составляет 13,47 m [14] , отчего Тритон с нашей планеты может быть обнаружен только при помощи достаточно крупного телескопа . Абсолютная звёздная величина спутника тем не менее составляет ?1,2 m , что вызвано высоким альбедо .

Атмосфера

[ править | править код ]
Разрежённая атмосфера Тритона в представлении художника

Несмотря на крайне низкую температуру поверхности, Тритон имеет разреженную атмосферу . Она состоит из азота с небольшими примесями метана и угарного газа , формируясь благодаря сублимации газа из поверхностного льда, вызываемой прогревом южного полушария Тритона. Таким образом, атмосфера Тритона практически идентична атмосфере Плутона.

Атмосферное давление , измеренное ≪ Вояджером-2 ≫ в 1989 году у поверхности, колебалось в пределах от 15 до 19 микробар , что составляло примерно 1/70000 от давления земной атмосферы на уровне моря . Однако последнее исследование атмосферы Тритона, проведённое в марте 2010 года, показало, что значение атмосферного давления возросло почти в четыре раза с 1989 года и в настоящее время равно 40?65 микробар [15] .

Облака над Тритоном, протяжённостью около 100 км. Снимок ≪ Вояджера-2

Турбулентность на поверхности Тритона создаёт тропосферу высотой до 8 километров. Полосы на поверхности Тритона, возникающие благодаря шлейфам гейзеров , позволяют предположить, что на Тритоне существуют сезонные ветра, способные приводить в движение частицы вещества размером до микрометра . В отличие от других атмосфер, у Тритона отсутствует стратосфера , но есть термосфера высотой от 8 до 950 км и далее экзосфера . Из-за солнечной радиации и магнитосферы Нептуна температура верхних слоёв атмосферы составляет 95 ± 5 К, что выше, чем на поверхности спутника. Дымка , пронизывающая атмосферу Тритона, считается состоящей в основном из углеводородов и нитрилов из-за солнечной радиации, нагревающей метановые льды, тем самым заставляя газ испаряться. На высоте 1?3 км также присутствуют азотные облака протяжённостью около 100 км [16] .

В 1997 году проводились наблюдения за Тритоном с Земли, когда тот проходил рядом с Солнцем . Они указали на наличие более плотной атмосферы по сравнению с той, которую исследовал ≪ Вояджер-2 ≫; также было зафиксировано повышение температуры на 5 % с 1989 по 1998 год. Таким образом, учёные выяснили, что на Тритоне наступает необычно тёплый летний сезон, который бывает лишь раз в несколько сотен лет. Объясняющие это потепление теории включают в себя изменения морозных узоров на поверхности Тритона и изменение альбедо , что позволит поглощать больше солнечного тепла. Одна из таких теорий также утверждает, что изменения в температуре являются результатом осаждения тёмно-красного вещества, вырывающегося в космос из-за геологических процессов.

Считается, что ранее Тритон имел более плотную атмосферу [17] .

Поверхность

[ править | править код ]
≪Замёрзшее озеро≫ (справа) с кратером на его поверхности

Поверхность Тритона покрыта метановым и азотным льдами, поэтому хорошо отражает солнечный свет. Во время пролёта ≪ Вояджера ≫ бо?льшую часть южного полушария покрывала полярная шапка.

Средняя температура поверхности Тритона составляет 38 К (?235  °C ). Это настолько холодная поверхность, что азот, вероятно, оседает на ней в виде инея или снега. Таким образом, Тритон, предположительно, является самым холодным объектом в Солнечной системе из тех, что обладают геологической активностью.

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 [18] , что в основе террас лежит водяной лёд. Не исключено, что в результате приливного взаимодействия на Тритоне в течение миллиардов лет могла существовать жидкость [19] .

Южная полярная шапка Тритона (занимает верхнюю 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 [20] . В полученных ≪Вояджером-2≫ данных было зафиксировано всего 179 кратеров, ударное происхождение которых не подвергается сомнению [21] . Для сравнения, на Миранде , спутнике Урана , зафиксировано 835 кратеров [21] , при этом площадь поверхности Миранды составляет 3 % от площади поверхности Тритона [21] . 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 [21] [22] .

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≫ [21] .

На поверхности Тритона (в основном в западном полушарии [18] ) 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 ( англ.   Cantaloupe terrain ). На Местности дынной корки количество ударных кратеров невелико, однако эта местность считается древнейшей на спутнике [23] . Здесь встречаются огромные круглые структуры размерами 30?40 км в диаметре [23] , однако их происхождение не связывают с 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 [24] [18] .

Насчёт происхождения Местности дынной корки существует несколько теорий. Самая распространённая связывает её происхождение с мощной криовулканической активностью, последующим затоплением местности и остыванием. После затвердевания лёд расширялся и трескался [23] .

Криовулканизм

[ править | править код ]
Сделанный ≪ Вояджером-2 ≫ в 1989 году снимок Тритона. Тёмные струи ? следы извержений криовулканов

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.

Вероятный подповерхностный океан

[ править | править код ]

По расчётам 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 нём не может превышать 176 К (?97 °С). 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 [25] .

Исследования

[ править | править код ]
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 году. Первоначально диаметр был оценён в 3800 км. Последующие измерения давали значения от 2500 до 6000 км [26] . Лишь в 1989 году, с помощью аппарата ≪ Вояджер-2 ≫, было наконец получено точное значение ? 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≫ [27] . 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 [28] .

Вояджер-2 ≫ пока остаётся первым и единственным космическим аппаратом, который исследовал Тритон вблизи. Это происходило в июле-сентябре 1989 года .

Во второй четверти XXI века изучение Тритона должно будет возобновиться, для этого NASA запланировало миссию Triton Hopper .

Тритон в искусстве

[ править | править код ]

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

Примечания

[ править | править код ]
  1. Craig B. Agnor, Douglas P. Hamilton. Neptune's capture of its moon Triton in a binary?planet gravitational encounter  (англ.)  // Nature : journal. ? 2006. ? May ( vol. 441 , no. 7090 ). ? P. 192?194 . ? doi : 10.1038/nature04792 . ? Bibcode 2006Natur.441..192A . ? PMID 16688170 .
  2. McKinnon, William B.; Kirk, Randolph L. (2007). "Triton". In Lucy Ann Adams McFadden, Lucy-Ann Adams, Paul Robert Weissman, Torrence V. Johnson (ed.). Encyclopedia of the Solar System (2nd ed.). Amsterdam; Boston: Academic Press. pp. 483?502. ISBN   978-0-12-088589-3 . {{ cite encyclopedia }} : Википедия:Обслуживание CS1 (множественные имена: editors list) ( ссылка )
  3. Prockter, L. M.; Nimmo, F.; Pappalardo, R. T. A shear heating origin for ridges on Triton   (англ.)  // Geophysical Research Letters [англ.] . ? 2005. ? 30 July ( vol. 32 , no. 14 ). ? P. L14202 . ? doi : 10.1029/2005GL022832 . ? Bibcode 2005GeoRL..3214202P . Архивировано 3 марта 2016 года.
  4. Neptune: Moons: Triton . NASA. Дата обращения: 21 сентября 2007. Архивировано из оригинала 5 октября 2011 года.
  5. Detection of CO in Triton’s atmosphere and the nature of surface-atmosphere interactions Архивная копия от 10 декабря 2020 на Wayback Machine .
  6. William Lassell. Lassell's Satellite of Neptune   (англ.)  // Monthly Notices of the Royal Astronomical Society . ? Oxford University Press , 1847. ? 12 November ( vol. 8 , no. 1 ). ? P. 8 . Архивировано 10 января 2016 года.
  7. William Lassell. Discovery of Supposed Ring and Satellite of Neptune   (англ.)  // Monthly Notices of the Royal Astronomical Society  : journal. ? Oxford University Press , 1846. ? 13 November ( vol. 7 , no. 9 ). ? P. 157 . Архивировано 12 июля 2017 года.
  8. William Lassell. Physical observations on Neptune   (англ.)  // Monthly Notices of the Royal Astronomical Society . ? Oxford University Press , 1846. ? 11 December ( vol. 7 , no. 10 ). ? P. 167?168 . Архивировано 10 января 2016 года.
  9. Observations of Neptune and his satellite   (англ.)  // Monthly Notices of the Royal Astronomical Society . ? Oxford University Press , 1847. ? Vol. 7 , no. 17 . ? P. 307?308 . Архивировано 10 января 2016 года.
  10. Robert W. Smith, Richard Baum. William Lassell and the Ring of Neptune: A Case Study in Instrumental Failure   (англ.)  // Journal of History of Astronomy : journal. ? 1984. ? Vol. 15 , no. 42 . ? P. 1?17 . Архивировано 10 января 2016 года.
  11. Flammarion, Camille. Astronomie populaire , p. 591 (1880). Дата обращения: 2 декабря 2019. Архивировано 4 июля 2012 года.
  12. Camile Flammarion . Hellenica . Дата обращения: 25 января 2011. Архивировано из оригинала 23 апреля 2014 года.
  13. Spohn, Tilman. Breuer, Doris. Johnson, Torrence V. Encyclopedia of the Solar System . ? Elsevier, 2014.
  14. Classic Satellites of the Solar System". Observatorio ARVAL. Проверено 2007-09-28.
  15. Detection of CO in Triton's atmosphere and the nature of surface-atmosphere interactions . Дата обращения: 21 ноября 2019. Архивировано 10 декабря 2020 года.
  16. Limb clouds over Triton Архивная копия от 16 ноября 2019 на Wayback Machine .
  17. Lunine, J. I.; Nolan, Michael C. A massive early atmosphere on Triton   (недоступная ссылка ? история ) (1992).
  18. 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 .
  19. Triton might even have been liquid...   (англ.) . Дата обращения: 29 января 2011. Архивировано из оригинала 1 декабря 2010 года.
  20. Сколько лет поверхности Тритона . Дата обращения: 25 ноября 2009. Архивировано из оригинала 19 февраля 2015 года.
  21. 1 2 3 4 5 Strom, Robert G.; Croft, Steven K.; Boyce, Joseph M. The Impact Cratering Record on Triton  (англ.)  // Science . ? 1990. ? Vol. 250 , no. 4979 . ? P. 437?439 . ? doi : 10.1126/science.250.4979.437 . ? PMID 17793023 .
  22. Ingersoll, Andrew P.; Tryka, Kimberly A. Triton's Plumes: The Dust Devil Hypothesis  (англ.)  // Science. ? 1990. ? Vol. 250 , no. 4979 . ? P. 435?437 . ? doi : 10.1126/science.250.4979.435 . ? PMID 17793022 .
  23. 1 2 3 Joseph M. Boyce. A structural origin for the cantaloupe terrain of Triton   (англ.)  // In Lunar and Planetary Inst., Twenty-fourth Lunar and Planetary Science Conference. Part 1: A-F (SEE N94-12015 01-91) : journal. ? 1993. ? March ( vol. 24 ). ? P. 165?166 . Архивировано 10 января 2016 года.
  24. Jackson, M. P. A. Diapirism on Triton: A record of crustal layering and instability   (англ.)  // Geology : journal. ? Geological Society of America, 1993. ? April ( vol. 21 , no. 4 ). ? P. 299?302 . ? doi : 10.1130/0091-7613(1993)021<0299:DOTARO>2.3.CO;2 . Архивировано 26 июля 2011 года.
  25. Водный океан может существовать в недрах спутника Нептуна (6 сентября 2012). Дата обращения: 2 декабря 2019. Архивировано 26 октября 2012 года.
  26. D. P. Cruikshank, A. Stockton, H. M. Dyck, E. E. Becklin, W. Macy. The diameter and reflectance of Triton   (англ.)  // Icarus . ? Elsevier , 1979. ? October ( vol. 40 ). ? P. 104?114 . ? doi : 10.1016/0019-1035(79)90057-5 . Архивировано 10 января 2016 года.
  27. D. Savage, D. Weaver, D. Halber. Hubble Space Telescope Helps Find Evidence that Neptune's Largest Moon Is Warming Up   (англ.)  // Hubblesite : journal. Архивировано 16 мая 2008 года.
  28. MIT researcher finds evidence of global warming on Neptune's largest moon . Massachusetts Institute of Technology . Дата обращения: 22 января 2011. Архивировано 4 июля 2012 года.