Енцелад (Сатурн II; , ) — 14-й за віддаленістю від планети супутник Сатурна. Відкритий Вільямом Гершелем 28 серпня 1789 року. Діаметр — 500 км, радіус орбіти — 238 тис. км. Супутник є найсвітлішим небесним тілом Сонячної системи. Енцелад — геологічно найактивніший супутник Сатурна. На ньому можуть бути водяні вулкани (гейзери), які оновлюють іній на поверхні та слугують джерелом речовини для розрідженого пилового кільця вздовж орбіти супутника. Було виявлено понад 100 гейзерів. Частина водяної пари випадає назад у вигляді снігу, товщина якого тепер становить кілька сотень метрів; решта виходить і постачає більшу частину матеріалу, з якого складається E Сатурна. кільце . За словами вчених NASA, шлейфи за складом схожі на комети . У 2014 році NASA повідомило, що Cassini знайшов докази існування великого підземного океану рідкої води на півдні полюса товщиною близько . Існування підземного океану Енцелада з того часу було математично змодельовано та відтворено. Ці спостереження активних кріовивержень, разом із виявленням витоку внутрішнього тепла та дуже малої кількості (якщо такі є) ударних кратерів у південному полярному регіоні, показують, що Енцелад наразі геологічно активний. Як і багато інших супутників у великих системах планет-гігантів, Енцелад бере участь в орбітальному резонансі . Його резонанс з Діоною збуджує його орбітальний ексцентриситет, який затухає припливними силами, що припливно нагрівають його внутрішню частину та стимулюють геологічну активність.
Кассіні провів хімічний аналіз шлейфів Енцелада, знайшовши докази гідротермальної активності, яка, можливо, є рушійною силою складної хімії. Поточні дослідження даних Кассіні свідчать про те, що гідротермальне середовище Енцелада може бути придатним для життя деяких мікроорганізмів гідротермальних джерел Землі, і що метан, знайдений у шлейфах, може вироблятися такими організмами.
Назва
Енцелад був відкритий Вільямом Гершелем 28 серпня 1789 року під час першого використання його нового 40-футовий телескоп, на той час найбільший у світі, в Обсерваторії в Слау, Англія. (reported by ) Його слабка видима зоряна величина ( H V = +11,7) та близькість до набагато яскравішого Сатурна та його кілець ускладнюють спостереження за Енцеладом із Землі за допомогою менших телескопів. Як і багато супутників Сатурна, відкритих до космічної ери, Енцелад вперше спостерігали під час рівнодення Сатурна, коли Земля знаходиться в площині кілець. У такі моменти зменшення відблисків від кілець полегшує спостереження за супутниками. До місій «Вояджер» вигляд Енцелада мало покращився порівняно з точкою, яку вперше спостерігав Гершель. Були відомі лише його орбітальні характеристики, а також оцінки його маси, щільності та альбедо.
Найменування
Енцелад названий на честь велетня Енцелада з грецької міфології . Назву, як і назви кожного з перших семи відкритих супутників Сатурна, запропонував син Вільяма Гершеля, Джон Гершель, у своїй публікації 1847 року «Результати астрономічних спостережень, зроблених на мисі Доброї Надії» . As reported by Він обрав ці назви, тому що Сатурн, відомий у грецькій міфології як Кронос, був ватажком титанів.
Геологічні об'єкти на Енцеладі названі Міжнародним астрономічним союзом (МАС) на честь персонажів та місць з перекладу «Книги тисячі й однієї ночі» Річарда Френсіса Бертона 1885 року. Ударні кратери названі на честь персонажів, тоді як інші типи об'єктів, такі як ямки (довгі, вузькі западини), дорси (хребти), планіції ( рівнини ), борозни (довгі паралельні канавки) та рупи (скелі), названі на честь місць. МАС офіційно назвав 85 об'єктів на Енцеладі, останнім з яких є Самарія Рупес, яку раніше називали Самарія Фосса.
Планетарні супутники, окрім Землі, ніколи не мали символів в астрономічній літературі. Деніс Московіц, інженер-програміст, який розробив більшість символів карликових планет, запропонував грецький епсилон (ініціал Енцелада) у поєднанні з вигином символу Сатурна як символ Енцелада ( ). Цей символ не використовується широко.
Розміри та маса
Середній діаметр Енцелада — 504,2 км. Це 6-й за розмірами і масою супутник Сатурна після Титана (5150 км), Реї (1530 км), Япета (1440 км), Діони (1120 км) і Тефії (1050 км). За ним слідує Мімас (397 км). Ці сім об'єктів, на відміну від усіх менших супутників Сатурна, мають доволі правильну кулясту форму. Таким чином, Енцелад — один із найменших кулястих супутників Сатурна.
У другому наближенні форма Енцелада описується сплющеним тривісним еліпсоїдом. Його розміри (за даними станції «Кассіні») — 513,2 ± 0,6 км () × 502,8 ± 0,4 км () × 496,6 ± 0,4 км (), де — діаметр вздовж осі, направленої на Сатурн, — діаметр вздовж дотичної до орбіти, — відстань між північним і південним полюсом.
Орбіта
Енцелад — один із найбільших внутрішніх супутників Сатурна і 14-й супутник у порядку віддаленості від планети. Його орбіта проходить по найщільнішій частині кільця E — найдальшого кільця Сатурна. Це дуже широке, але дуже розріджене кільце з мікроскопічних частинок льоду або пилу, яке починається біля орбіти Мімаса і закінчується десь біля орбіти Реї.
Орбіта супутника розташовується на відстані 237 378 км від Сатурна і 180 000 км від верхньої границі його хмар, між орбітами Мімаса (меншого супутника) і Тефії (більшого). Енцелад обертається навколо Сатурна за 32,9 години. Наразі Енцелад перебуває в орбітальному резонансі 2:1 з Діоною. Цей резонанс допомагає підтримувати ексцентриситет орбіти Енцелада (0,0047), який призводить до регулярної зміни величини припливних сил і, як наслідок, до припливного нагрівання надр супутника, що забезпечує його геологічну активність.
Як і більшість супутників Сатурна, Енцелад обертається навколо нього синхронно до власного руху по орбіті. Таким чином, він постійно обернений до планети однією стороною. На відміну від Місяця, Енцелад не проявляє лібрації навколо власної осі обертання (принаймні, вона не перевищує 1,5°). Утім, форма супутника вказує на те, що колись у нього були лібрації з періодом, у чотири рази більшим від орбітального. Ця лібрація, як і резонанс із Діоною, могли забезпечити Енцелад додатковим джерелом тепла.
Взаємодія з кільцем E Кільце E — найбільш зовнішнє кільце Сатурна. Воно складається з мікроскопічних частинок льоду або пилу і починається з орбіти Мімаса, закінчуючись біля орбіти Реї, хоча деякі спостереження показують, що воно простягається навіть за орбіту Титана і, таким чином, його ширина — близько 1 000 000 км. Численні математичні моделі показують, що це кільце нестійке і час його життя становить від 10 000 до 1 000 000 років, тому для його існування необхідне постійне поповнення частинками.
Орбіта Енцелада проходить по найщільнішій області цього кільця. Ця область доволі вузька. Тому поповнення кільця речовиною з Енцелада передбачалося ще до польоту «Кассіні». Його дані це підтвердили.
Є два шляхи наповнення кільця E частинками. Перше і, ймовірно, головне джерело частинок — кріовулканічні струмені з південної полярної області Енцелада. Більшість їхніх викидів падає назад на поверхню супутника, але деякі частинки долають його тяжіння і потрапляють у кільце E, оскільки перша космічна швидкість для Енцелада становить всього 866 км/год. Друге джерело частинок — викиди з поверхні Енцелада при ударах метеоритів. Це справедливо і для інших супутників Сатурна, орбіта яких проходить всередині кільця E.
Поверхня
Перші детальні знімки поверхні Енцелада отримав «Вояджер-2». Дослідження отриманої мозаїки високої роздільності показало, що на супутнику є принаймні п'ять різних типів ландшафту, зокрема ділянки з кратерами, гладкі області та ребристі ділянки, які часто межують із гладкими. На поверхні мало кратерів і багато своєрідних жолобків. Крім того, там є довгі тріщини та уступи. Ці факти вказують на те, що поверхня Енцелада молода (декілька сотень мільйонів років) і/або нещодавно оновлена. Мабуть, це пов'язано з його кріовулканічною активністю.
Енцелад складається переважно з водяного льоду й має майже білу поверхню з рекордною в Сонячній системі чистотою і відбивною здатністю. Він відбиває сонячного випромінювання (болометричне альбедо Бонда за даними «Кассіні»). Відповідно, поглинання світла поверхнею дуже мале, і її середня температура опівдні досягає лише (дещо холодніше, ніж на інших супутниках Сатурна). Геометричне альбедо Енцелада дорівнює 1,38.
Автоматична станція «Кассіні», що досягла у 2004 році системи Сатурна, виявила фонтани частинок льоду висотою сотні кілометрів, що б'ють із чотирьох тріщин у районі південного полюса Енцелада. З цих частинок утворюється «слід», що обертається вже навколо самого Сатурна у вигляді кільця. Поки не зовсім зрозуміло, що є джерелом енергії для цієї безпрецедентно сильної для настільки малого супутника вулканічної активності. Ним могла б бути енергія, що виділяється в ході радіоактивного розпаду, однак у водяному фонтані були виявлені пилові частинки та невеликі крижинки. Для того, щоб «закинути» їх на сотні кілометрів угору, потрібно занадто багато енергії. Ймовірно, надра Енцелада «розігрівають» припливні хвилі, однак за сучасними оцінками, їхня енергія на два порядки менша, ніж потрібно. 2010 р. вчені виявили, що це нагрівання могла б пояснити лібрація при русі по орбіті.
Температура поверхні — мінус 200 градусів за Цельсієм. У розломах південної полярної області вона подекуди сягає −90 °C. Наявність на Енцеладі таких ділянок та атмосфери, а також молодість поверхні вказує на наявність якогось джерела енергії, що підтримує геологічні процеси на супутнику.
Ландшафт «Вояджер-2» виявив на поверхні Енцелада декілька типів деталей рельєфу тектонічного походження: жолоби, уступи, а також пояси западин і хребтів. Дослідження «Кассіні» показують, що тектоніка — головний фактор, який формує рельєф Енцелада. Найпомітніші її прояви — рифти, які можуть досягати 200 км у довжину, 5—10 — у ширину і близько кілометра в глибину.
Інший прояв тектонічних процесів Енцелада — це смуги криволінійних борозен та гребенів, відкриті «Вояджером-2». Вони часто відділяють гладкі рівнини від кратерованих. Такі ділянки (наприклад, ), нагадують деякі ділянки Ганімеда, однак на Енцеладі їх рельєф набагато складніший. Ці смуги часто розташовуються не паралельно одна одній, а стикуються під кутом на зразок шеврона. В інших випадках вони припідняті, а вздовж них тягнуться розломи і хребти. «Кассіні» відкрив у зморшках Самарканд цікаві темні плями шириною 125 і 750 метрів, які розташовуються приблизно паралельно до вузьких розломів. Ці плями інтерпретуються як провали.
Крім глибоких розломів і рельєфних смуг, на Енцеладі є ще декілька типів ландшафту. На зображеннях вище видно комплекс вузьких розломів (по декілька сотень метрів шириною), відкритих космічною станцією «Кассіні». Багато з цих розломів зібрані у смуги, що перетинають кратеровані ділянки. Вглиб вони поширюються, мабуть, лише на декілька сотень метрів. На морфологію розломів, що проходять через кратери, мабуть, вплинули своєрідні властивості зміненої ударом поверхні: всередині кратерів розломи виглядають не так, як ззовні. Інший приклад тектонічних структур Енцелада — лінійні западини, вперше виявлені «Вояджером-2», і набагато детальніше зняті станцією «Кассіні». Вони перетинають ділянки різних типів, як, наприклад, заглиблення і пояси хребтів. Це, мабуть, одні з наймолодших деталей рельєфу Енцелада (як і рифти). Але деякі з них (як і розташовані біля них кратери) виглядають згладженими, що вказує на їх великий вік. Є на цьому супутнику і хребти, хоча вони там не так розвинуті, як, наприклад, на Європі. Їхня висота досягає одного кілометра. За поширеністю на Енцеладі тектонічних структур видно, що тектоніка була на ньому важливим геологічним фактором упродовж більшої частини його існування.
Сніг