Энцелад, шестой по размеру спутник Сатурна, покрыт ледяной оболочкой, под которой скрывается глобальный океан. Гейзеры выбрасывают вещество из него в космос через трещины в районе южного полюса. Благодаря этому ученые имеют возможность исследовать состав океана Энцелада без посадки на него и бурения многокилометровых скважин. Новая работа, опубликованная в журнале Science Advances, предлагает объяснение необычного химического разнообразия ледяных частиц в выбросах Энцелада и описывает процессы, происходящие с океанической водой на ее пути к поверхности.

Основой исследования стали данные анализатора космической пыли автоматической межпланетной станции «Кассини». Она несколько раз пролетела через шлейфы выбросов с Энцелада, а также неоднократно изучала ледяные частицы в кольце E Сатурна, которое, как полагают астрономы, постоянно пополняется выбросами воды с Энцелада.

Ученые повторно проанализировали 961 спектр богатых солями частиц. Оказалось, что их состав сильно различается: одни содержат повышенное количество хлорида натрия, другие – карбонатов, фосфатов или хлорида калия. Особенно заметным оказалось разделение хлоридов и карбонатов: эти группы редко встречались в одной частице, богатой натрием. Такие наблюдения плохо согласуются с предположением о том, что все частицы льда замерзают из воды одного и того же океана.

Чтобы объяснить происхождение различий, ученые воспроизвели предполагаемый солевой состав океана Энцелада в лаборатории. Они замораживали капли разного размера с различной скоростью. В каплях диаметром около 200 мкм при сравнительно медленном охлаждении (примерно на 10 градусов в минуту или медленнее) соли постепенно концентрировались в разных участках замерзающей капли, а при быстром охлаждении химический состав оставался значительно более однородным.

На основании этого эксперимента была предложена многоступенчатая схема движения воды из подповерхностного океана в космос. В узких трещинах образуются капли размером от десятков до сотен мкм. Они поднимаются относительно медленно и постепенно замерзают, причем различные соли разделяются внутри формирующихся частиц льда, как это происходило в лаборатории. Ближе к поверхности поток газа ускоряется, замерзшие капли сталкиваются со стенками сужающихся ледяных каналов и дробятся. Каждый получившийся фрагмент содержит преимущественно тот участок исходной капли, из которого он образовался, поэтому выброшенные в космос микроскопические зерна могут сильно отличаться друг от друга по составу.

Такая модель означает, что вода движется через ледяную оболочку Энцелада сложнее и медленнее, чем предполагалось в сценариях быстрого замерзания океанских брызг непосредственно перед выбросом. Замерзание и дробление естественным образом разделяют соли и органические вещества между разными частицами, повышая концентрацию отдельных соединений. В дальнейшем это упростит изучение частиц автоматическими аппаратами.

Медленное замерзание может иметь значение и для оценки потенциальной обитаемости Энцелада. Одной из проблем пребиотической химии является вопрос объединения первоначально сильно разбавленных органических молекул. Ученые полагают, что между растущими кристаллами льда в трещинах Энцелада способны сохраняться небольшие карманы концентрированного рассола, где накапливаются соли и органические соединения в высокой концентрации.

Ссылка: phys.org

Обсудить

 

Первые поколения звезд появились вместе с началом изменений химического состава первичного газа. Они начали насыщать Вселенную химическими элементами, из которых позднее сформировались кометы, планеты, другие космические тела и, в конечном счете, жизнь. Однако у астрономов практически нет возможности изучать процессы, происходившие в столь далекий период. Международная группа ученых в рамках проекта MEGATRON создала серию подробных компьютерных моделей, позволяющих проследить формирование первых звезд и галактик и связать его с наблюдаемыми сегодня химическими явлениями. Первые четыре исследования проекта были опубликованы недавно в Open Journal of Astrophysics.

Моделирование началось с первичного газа, не содержащего тяжелых элементов. Оно проследило развитие молодой галактики, которая со временем должна достичь массы, сопоставимой с Млечным Путем. Расчеты одновременно учитывали движение газа, распространение звездного излучения и изменение химического состава вещества. Модель воспроизводит появление первых звезд, воздействие их излучения на окружающую среду, взрывы сверхновых и последующее распространение элементов, которые вошли в состав новых поколений звезд.

Расчеты показали, что применяемые обычно упрощенные модели недостаточно детально описывают взаимодействие излучения, газа и химических элементов. Звездное излучение меняет состояние газа, окружающего галактику, а сложные химические процессы влияют на его дальнейшую эволюцию. Высокое разрешение модели MEGATRON позволило воспроизвести структуры в газе, которые теряются в менее детальных расчетах, а значит, могут влиять на предсказанные свойства ранних галактик, что, в свою очередь, должно учитываться при их сравнении с данными фактических наблюдений.

Это особенно важно при изучении происхождения тяжелых элементов. Вскоре после Большого взрыва вещество Вселенной состояло преимущественно из водорода и гелия, тогда как углерод, кислород, железо и многие другие элементы возникли позднее внутри звезд и были рассеяны после их гибели.

В рамках MEGATRON предполагается использовать два способа проверки результатов моделирования. Один из них – космический телескоп Джеймса Уэбба (JWST), который позволяет непосредственно наблюдать очень далекие молодые галактики, существовавшие вскоре после Большого взрыва. Другой – некоторые древние звезды Млечного Пути и его окрестностей, сформировавшиеся из вещества ранней Вселенной.

Авторы работы рассчитывают, что сочетание этих данных позволит выделить более корректные модели эволюции первых звезд и раннего формирования галактик. Следующее поколение расчетов MEGATRON будет иметь более высокое разрешение и позволит полнее описать физические процессы. Для него проекту выделено 40 млн процессорных часов на национальных суперкомпьютерах Великобритании. По мере накопления наблюдений JWST и данных исследований древних звезд компьютерные модели позволят восстановить непрерывную картину химической эволюции Вселенной – от первых светил до вещества, из которого впоследствии сформировались современные галактики и планеты.

Ссылка: phys.org

Обсудить

 

Подобно ледникам на Земле, полярные ледяные отложения Марса содержат информацию об изменениях климата планеты в древний период. Однако интерпретировать эти данные сложно из-за пыли, присутствующей в марсианском льду. Она снижает отражающую способность поверхности, т. е. увеличивает поглощение солнечного света и ускоряет испарение и сублимацию льда. Однако новое исследование, опубликованное в журнале Nature, показало, что льды в районе северного полюса Марса содержат значительно меньше пыли, чем предполагалось ранее.

Ученые из Вашингтонского университета решили пересмотреть метод определения физических свойств льда. Применявшийся ранее подход первоначально разрабатывался для исследования лунного грунта и, как выяснилось при проверке на земных данных, не вполне корректно описывал смесь льда и пыли. Поэтому авторы работы адаптировали для условий Марса методы, которые ранее применялись для изучения снега и льда на Земле. В своей работе они использовали данные посадочного аппарата «Феникс» (Phoenix), работавшего в северной полярной области Марса в 2008 году, а также данные, собранные за разные годы спутниками на орбите планеты.

Расчеты показали, что верхние слои пород северной полярной области Марса устроены сложнее, чем предполагалось. Они представляют собой чередующиеся слои относительно чистого льда и слои с содержанием пыли. Кроме того, зимой поверхность покрывается сезонным слоем инея с повышенной концентрацией пыли. Летом этот слой исчезает, обнажая более древний и чистый лед. Анализ сезонных изменений яркости позволил отделить свойства временного покрытия от характеристик многолетних отложений, расположенных под ним.

В результате, прежняя оценка содержания пыли в верхнем слое полярного льда была существенно снижена. Ранее предполагалось, что на пыль может приходиться до 25% массы, тогда как сейчас ученые уверены, что пыль составляет около 3% массы пород. Этот вывод потребует пересмотреть и наши представления о том, насколько быстро вода испаряется с поверхности Марса.

Предполагается, что значительная часть приполярных отложений на Марсе сформировалась из снега тысячи лет назад, в периоды резкого изменения климата. В отличие от Земли, наклон оси которой относительно стабилизирован массивной Луной, Марс испытывает значительно более сильные колебания наклона оси вращения. Они приводят к масштабному перераспределению водяного льда, который во время марсианских ледниковых периодов распространялся далеко за пределы современных полярных шапок.

В предыдущих работах предполагалось, что темные пылевые прослойки внутри льда могут сильнее поглощать солнечный свет, нагреваясь и, при определенных условиях, создавая небольшие области с жидкой водой, содержащей растворенные минеральные вещества из окружающей пыли. На Земле похожие микросреды в ледниках бывают населены микроорганизмами. Существование таких условий на Марсе до сих пор остается гипотезой, и теперь ее нужно оценить заново. Авторы же исследования намерены применить свой усовершенствованный метод для точного определения состава ледяных залежей в других районах Марса.

Ссылка: phys.org

Обсудить

 

В понедельник состоялся очередной, 14 по счету полет многоразовой ракетно-космической системы Starship компании SpaceX с выходом на орбиту Земли. Предыдущие 13 полетов, начиная с апреля 2023 года, проходили по суборбитальной траектории, и на этой неделе «Старшип» впервые достиг орбиты Земли.

Ракета стартовала в 15:48 мск. План полета предполагал, что корабль выведет на орбиту 26 спутников интернет-связи нового поколения Starlink V3, а затем совершит шесть витков вокруг Земли и, спустя почти 10 часов, выполнит посадку в восточной части Тихого океана у побережья Чили. SpaceX не планировала возвращать на стартовую площадку не первую, ни вторую ступень.

Хотя полет и прошел успешно, безупречным его назвать не получится. Один двигатель «Раптор» на первой ступени Super Heavy отключился во время подъема, а второй не смог повторно запуститься после отделения ступени при выполнении первого тормозного маневра. Несмотря на это, ступень сумела выполнить мягкую посадку в запланированном районе Мексиканского залива.

На второй ступени «Старшип» в ходе первого включения двигательной установки один из двигателей «Раптор» с вакуумным соплом отключился на минуту раньше остальных. Первоначально специалисты SpaceX собиралась отказаться от выведения корабля на орбиту из-за отказа двигателя, но затем изменили решение. Второе включение двигательной установки продолжительностью 19 секунд вывело «Старшип» на орбиту высотой около 275 км спустя 25 минут после старта.

Еще через 10 минут началось отделение 26 спутников Starlink V3. Этот процесс занял около получаса. Новые космические аппараты заметно крупнее Starlink V2, которые запускаются на ракете-носителе Falcon 9, и обеспечивают в 10 раз большую пропускную способность. Сообщается, что общая масса доставленных в космос спутников составила около 50 т.

По неназываемым причинам – возможно, из-за отказа двигателя – SpaceX сократила время полета корабля, и вместо шести витков по орбите он сделал менее двух. Корабль выполнил свой стандартный маневр для схода с орбиты и вернулся на Землю, выполнив посадку в воды Тихого океана недалеко от Гавайев. Общая продолжительность полета составила 3 часа 8 минут. После опрокидывания на бок в воду корабль развалился на части.

Отказ от возвращения на стартовую площадку Super Heavy в этом полете связан с проблемами, которые в ходе летних испытаний возникли при выполнении двух маневров после разделения ступеней. SpaceX сообщала, что специалисты компании также обнаружили «признаки оледенения» у трех центральных двигателей при возвращении Super Heavy на Землю. В ходе предыдущего полета только восемь из 13 двигателей включились повторно для посадки.

В конструкцию двигательного отсека перед 14 полетом были внесены аппаратные изменения. Программа полета также была изменена для повышения надежности повторного запуска двигателей. На основе данных, собранных в ходе летнего полета, была улучшена теплозащита «Старшипа». В качестве эксперимента две плитки с предыдущего корабля были вновь установлены на аппарат, использовавшийся в этой миссии.

График разработки Starship находится под серьезным давлением. SpaceX торопится с развертыванием спутников Starlink нового поколения. Помимо этого, НАСА ожидает, что уже в следующем году демонстратор лунного посадочного корабля на базе «Старшипа» будет готов к стыковке с пилотируемым кораблем «Орион» на орбите Земли. Еще одна из критических технологий, освоение которых должна продемонстрировать SpaceX – перекачка топлива между кораблями на низкой околоземной орбите.

Следующими важными шагами в программе разработки должны стать успешное возвращение стартовую площадку и Super Heavy, и Starship. При удачном стечении обстоятельств возвращение корабля можно ожидать уже в следующем полете. Повторное использование вернувшейся из космоса первой ступени Илон Маск ожидает в конце этого или начале следующего года.

Ссылка: spacenews.com

Обсудить

В воскресенье стало известно, что Федеральное управление гражданской авиации США выдало лицензию на проведение 14 испытательного полета ракетно-космической системы Starship компании SpaceX, назначенного на понедельник 28 сентября. Сегодняшние испытания станут особенными: впервые планируется не проводить полет по суборбитальной траектории, а вывести вторую ступень «Старшипа» на орбиту.

Согласно планам SpaceX, этот полет продлится почти 10 часов, за которые «Старшип» сделает шесть витков вокруг Земли на орбите высотой около 275 км. Первая ступень Super Heavy сразу после отделения выполнит имитацию мягкой посадки в воды Мексиканского залива, а сам «Старшип» по завершении полета выдаст тормозной импульс, спустится в атмосферу и выполнит посадку в Тихий океан.

На борту «Старшипа» находится 26 спутников интернет-связи Starlink V3 (третьего поколения) общей массой около 50 т. Их развертывание начнется через 34 минуты после старта и займет около получаса. Три аппарата оборудованы дополнительными камерами, которые позволят провести съемку «Старшипа» после отделения. В перспективе компания SpaceX обещает запускать по 60 таких спутников в каждом пуске.

Старт с площадки №2 на космодроме Starbase в Техасе запланирован в 15:15 мск. Официальная видеотрансляция проводится в твиттере.

Космическая лента

Обсудить

 

Американский научно-исследовательский аппарат OSIRIS-REx был запущен в сентябре 2016 года. Он достиг астероида Бенну в начале декабря 2018 года, а 24 сентября 2023 года капсула с грунтом, собранным с поверхности астероида, успешно приземлилась на территории США. Всего на Землю было доставлено около 120 граммов грунта. Часть материала получила группа из Швейцарской высшей технической школы Цюриха, изучившая его изотопный состав. Ученые смогли уточнить, где и при каких условиях сформировалось исходное вещество астероида. Результаты их исследования опубликованы в журнале Science Advances.

В своем исследовании швейцарские ученые измерили соотношения изотопов железа, титана и хрома, которые могут служить химическими индикаторами условий происхождения вещества. Оказалось, что Бенну очень близок по этим характеристикам к астероиду Рюгу, образцы которого ранее доставила японская станция «Хаябуса-2», а также к редким метеоритам типа CI. Вероятно, вещество всех этих объектов сформировалось из одного источника хорошо перемешанной космической пыли и заметно отличается от большинства других известных групп метеоритов и астероидов.

Ранее предполагалось, что богатые водой тела вроде Бенну возникли далеко во внешней части Солнечной системы – возможно в области формирования комет, причем сравнительно поздно. Новые измерения указывают на другой сценарий. Авторы работы считают, что исходное вещество Бенну, Рюгу и CI-метеоритов могло сформироваться примерно 4,5 млрд лет назад вблизи границы протопланетного диска, за которой температура была достаточно низкой для конденсации водяного льда (т. н. снеговая линия). В этой переходной области смешивалось вещество из внутренних и внешних частей молодой Солнечной системы.

Важную роль в этом процессе мог сыграть Юпитер, сформировавшийся очень рано – примерно в течение первого миллиона лет после рождения Солнца. Быстрорастущая планета препятствовала свободному перемещению сравнительно крупных частиц через протопланетный диск, но мелкая пыль могла проходить мимо нее и смешиваться по обе стороны орбиты гиганта. В результате, возле снеговой линии возникла смесь веществ различного происхождения, из которой впоследствии могли сформироваться тела вроде Бенну, Рюгу и CI-метеоритов.

Этот сценарий объясняет сразу несколько особенностей Бенну. Из-за близости снеговой линии исходный материал, из которого сформировался астероид, был богат водой, а эффективное перемешивание мелкой пыли привело к тому, что химический состав астероида оказался особенно близок к первоначальному составу вещества Солнечной системы. Бенну при этом сохранился как очень примитивное тело: вещество, из которого он состоит, возникло на заре формирования планетной системы и с тех пор сравнительно мало изменилось.

Изучение подобных астероидов позволяет восстановить процессы, которые предшествовали образованию планет земной группы. Поскольку Бенну богат водой и органическими соединениями, изучение его состава также поможет лучше понять возможные источники летучих веществ и органики на ранней Земле. Теперь ученым предстоит выяснить, насколько распространена среди других астероидов обнаруженная у Бенну и Рюгу изотопная смесь.

Ссылка: phys.org

Обсудить

 

Во время выступления на Международном космическом саммите генеральный директор Европейского космического агентства (ЕКА) Йозеф Ашбахер призвал государства-члены агентства поддержать план инвестиций в реализацию перспективной стратегии, центральным элементом которой станет инфраструктура для пилотируемых космических полетов.

Глава ЕКА оценил инвестиции в это направление в 1 млрд евро ($1,15 млрд) ежегодно на протяжении 10 лет. По его словам, альтернативный вариант с использованием пилотируемых кораблей иностранных партнеров (т. е. США) обойдется Европе вдвое дешевле, но большая часть этих денег «осядет» вне контура европейской космической промышленности. Кроме того, это скажется негативно на стратегической автономии европейской космонавтики, которую страны-члены ЕКА объявили одним из приоритетов.

В отдельном интервью Ашбахер сообщил, что получил «очень позитивные» отзывы от министров стран-членов ЕКА на закрытой встрече в ответ на свое предложение. Они рекомендовали агентству подготовить предложения по этой программе к следующему промежуточному совещанию министров, которое состоится в декабре. Ожидается, что на нем будет согласована разработка пилотируемой техники. В то же время, в этом году финансовые вопросы обсуждаться не будут. Аналогичным образом, в 2023 году министры утвердили проект космического аппарата для возвращения грузов с орбиты Земли, но средства на этот проект были выделены лишь на конференции министров в 2025 году.

Создание инфраструктуры для пилотируемых полетов, включая наземный стартовый комплекс и космический корабль, вписывается в общую стратегию повышения европейской автономии в космосе, но это также должно усилить позиции ЕКА в переговорах с международными партнерами. «Мы могли бы предлагать полеты астронавтов и резервные места [на космических кораблях] Соединенным Штатам или другим странам, таким как Япония, с которыми мы сотрудничаем», – сказал Ашбахер.

Еще один вопрос, остро стоящий сейчас перед ЕКА – это участие в пересмотренной НАСА лунной программе «Артемида». Европа должна была играть большую роль в постройке американской окололунной орбитальной станции Gateway, однако НАСА отказалось от нее в марте этого года, чтобы направить свои ресурсы на создание базы на лунной поверхности. После этого участие Европы стало ограничиваться лишь постройкой служебных модулей для кораблей «Орион», а также вялотекущими работами по созданию лунного грузового посадочного корабля «Аргонавт».

На протяжении полугода ЕКА пытается придумать, как расширить свою роль в актуальной версии программы «Артемида». Ашбахер сообщил, что сбор идей на эту тему продолжается, но не привел никаких примеров.

В то же время, глава НАСА Джаред Айзекман недавно заявил, что его агентство больше не считает самоценным сотрудничество с традиционными партнерами, и будет строить отношения с ними на исключительно прагматичной основе. «Нельзя просто принести нам список и сказать: «Я сделаю это, независимо от того, поможет ли это миссии или будет конкурировать тем, что делает американская сторона», – сказал он. – «Нам нужен значимый вклад прямо сейчас. Правила игры изменились». В качестве положительного примера нового подхода Айзекман привел контракт с Итальянским космическим агентством, которое выделило $5 млрд на постройку первого жилого модуля для американской лунной базы. За это НАСА включит двух итальянских астронавтов в состав своих лунных экспедиций. Аналогичное поощрение получит Японское космическое агентство, которое строит для НАСА герметичный пилотируемый луноход для передвижения астронавтов по поверхности Луны.

А вот формат, да и сама возможность участия в программе «Артемида» ЕКА и Канадского космического агентства, которые от прошлой администрации НАСА получили гарантии полетов на станцию Gateway, остаются неопределенными.

Обсудить