Тритон (спутник)

Трито́н (др.-греч. Τρίτων) — 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].

Тритон
Спутник

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)
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 км2
Масса (m) 2,14⋅1022 кг
Средняя плотность (ρ) 2,061 г/см3
Ускорение свободного падения на экваторе (g) 0,779 м/с2
(в 13 раз меньше
земного)
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 %
 Медиафайлы на Викискладе
Информация в Викиданных ?

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].

Открытие и наименования
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.

Орбита

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

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⋅1022 кг, что составляет 99,5 % от суммарной массы всех известных на данный момент спутников Нептуна. Плотность спутника равна 2,061 г/см3. Вторая космическая скорость — 1,455 км/с.

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

Атмосфера
Основная статья: Атмосфера Тритона
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
Основная статья: Список деталей рельефа Тритона
«Замёрзшее озеро» (справа) с кратером на его поверхности

Поверхность Тритона покрыта метановым и азотным льдами, поэтому хорошо отражает солнечный свет. Во время пролёта «Вояджера» бо́льшую 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
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

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
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

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

Примечания
  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. — . — PMID 16688170.
  2. McKinnon, William B. & Kirk, Randolph L. (2007), Encyclopedia of the Solar System, in Lucy Ann Adams McFadden, Lucy-Ann Adams, Paul Robert Weissman, Torrence V. Johnson, Encyclopedia of the Solar System (2nd ed.), Amsterdam; Boston: Academic Press, pp. 483–502, ISBN 978-0-12-088589-3
  3. Prockter, L. M.; Nimmo, F.; Pappalardo, R. T. A shear heating origin for ridges on Triton (англ.) // Geophysical Research Letters. — 2005. — 30 July (vol. 32, no. 14). — P. L14202. — doi:10.1029/2005GL022832. — .
  4. Neptune: Moons: Triton (недоступная ссылка). NASA. Дата обращения: 21 сентября 2007. Архивировано 5 октября 2011 года.
  5. Detection of CO in Triton’s atmosphere and the nature of surface-atmosphere interactions.
  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.
  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.
  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.
  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.
  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.
  11. Flammarion, Camille. Astronomie populaire, p. 591 (1880). Дата обращения: 2 декабря 2019. Архивировано 4 июля 2012 года.
  12. Camile Flammarion (недоступная ссылка). Hellenica. Дата обращения: 25 января 2011. Архивировано 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.
  16. Limb clouds over Triton.
  17. Lunine, J. I.; Nolan, Michael C. A massive early atmosphere on Triton (недоступная ссылка — история ) (1992).
  18. 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.) (недоступная ссылка). Дата обращения: 29 января 2011. Архивировано 1 декабря 2010 года.
  20. Сколько лет поверхности Тритона (недоступная ссылка). Дата обращения: 25 ноября 2009. Архивировано 19 февраля 2015 года.
  21. 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. 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.
  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.
  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.
  27. D. Savage, D. Weaver, D. Halber. Hubble Space Telescope Helps Find Evidence that Neptune's Largest Moon Is Warming Up (англ.) // Hubblesite : journal.
  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.

Ссылки
This article is issued from Wikipedia. The text is licensed under Creative Commons - Attribution - Sharealike. Additional terms may apply for the media files.