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 .

Предполагается, что Тритон имеет массивное каменно-металлическое ядро , составляющее до 2/3 его общей массы, окружённое ледяной мантией с коркой водяного льда и слоем азотного льда на поверхности . 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 ^{[ нет в источнике ]} .

Открытие и наименования

Тритон был открыт английским астрономом Уильямом Ласселом 10 октября 1846 года , 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 . 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 .

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 , однако это название было принято много лет спустя . 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.

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⋅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 , 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

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 .

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 .

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 .

Поверхность

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

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 . В полученных «Вояджером-2» данных было зафиксировано всего 179 кратеров, ударное происхождение которых не подвергается сомнению . Для сравнения, на Миранде , спутнике Урана , зафиксировано 835 кратеров , при этом площадь поверхности Миранды составляет 3 % от площади поверхности Тритона . 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 .

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» .

На поверхности Тритона (в основном в западном полушарии ) 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 . Здесь встречаются огромные круглые структуры размерами 30—40 км в диаметре , 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 .

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 .

Криовулканизм

В разделе не хватает ссылок на источники (см. рекомендации по поиску ). Информация должна быть проверяема , иначе она может быть удалена. Вы можете статью, добавив ссылки на авторитетные источники в виде сносок . ( 27 ноября 2019 )

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 .

Исследования

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 . 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» . 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 .

« 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 .

• Фильм «Туманность Андромеды»
• В романе «Туманность Андромеды» (1957) на Тритоне располагались «станция звездолётов» и «карантинный санаторий» с ваннами и концертными залами . Природу Тритона характеризует «стосемидесятиградусный мороз» и «снег из замёрзшего аммиака »
• Космические Дальнобойщики
• компьютерная игра Descent и её продолжения

Примечания

Ссылки

• на freescince.narod.ru
• (неопр.) . Архивировано из 27 февраля 2008 года.