В конце января международная команда исследователей из Объединенного европейского института радиоинтерферометрии со сверхдлинной базой (Joint Institute for VLBI in Europe - JIVE, Двингелоо, Нидерланды) представила общественности результаты своих наблюдений Сатурна и его спутников, в рамках которых удалось впервые обнаружить мазерное излучение молекул воды, подтвердив тем самым гипотезу о ее существовании в этой планетарной системе. О ходе данного эксперимента и его результатах корреспонденту “Поиска” рассказал руководитель отделения космических исследований JIVE Леонид ГУРВИЦ:

- Вопрос о наличии воды - ключевой в поисках жизни во Вселенной. Даже малейший намек на ее существование в какой-либо планетарной системе дарит исследователям надежду на значимое открытие. Что касается Сатурна, то присутствие воды в этом месте Солнечной системы предполагалось давно.

В 2005-2006 годах межпланетная станция “Cassini” (NASA, США) зарегистрировала ультрафиолетовое поглощение: пары воды, извергающиеся со стороны Энцелада - одного из спутников Сатурна. Это известие получило широкий резонанс в научном мире и стало отправной точкой наших исследований в данном направлении. Возник вопрос: если это явление можно наблюдать в УФ-диапазоне, то почему бы не попробовать провести его исследования с помощью радиоволн. Идея, с одной стороны, достаточно очевидная, с другой - довольно сложная для реализации: во-первых, требовалось наличие сверхчувствительной техники для радиоастрономических наблюдений и соответствующих навыков ведения исследований, во-вторых, использование некоторых специализированных приемов, которые не свойственны обычной радиоастрономии, в обработке данных.

Сфера интересов JIVE - радиоинтерферометрия со сверхдлинной базой (РСДБ) - довольно специфическая смесь традиционной радиотехники и современных методов обработки сигналов. Эта “смесь” помогла нам в ходе наблюдения воды в планетарной системе Сатурна. Хотя, строго говоря, это был не РСДБ-эксперимент, при котором обычно две или несколько антенн строго синхронно фиксируют данные по определенной схеме, а затем полученные сигналы сводятся в единый центр для обработки. В нашем эксперименте тоже были задействованы две антенны, но в их работе не было синхронности. При этом каждый из полученных сигналов был обработан так, будто готовился к корреляции, однако сама корреляция не проводилась. Обычно в режиме РСДБ получаются очень узкая диаграмма направленности и изображение объекта с сильнейшим разрешением. Но в нашем случае высокое угловое разрешение РСДБ было избыточным. Ситуация очень похожа на ту, как если бы прийти в Третьяковскую галерею с электронным микроскопом и начать рассматривать с его помощью произведения Репина: можно увидеть молекулы краски, структуру полотна, но единого представления об образе не получить. Чтобы не сложилась такая ситуация, исследователи JIVE работали в режиме “одиночной антенны”: использовали телескопы по отдельности, а данные обрабатывали аналогично тому, как это происходит в радиоинтерферометрии. И именно благодаря этому удалось зафиксировать излучение паров воды в мазерной линии, которое исходит от молекул водяного пара в радиодиапазоне.

Вот главные особенности нашего эксперимента. Во-первых, зарегистрированный сигнал был очень слаб, поэтому данные для обработки понадобилось накапливать в течение примерно 400 часов наблюдений. Во-вторых, мы не знали, в какой области “околосатурнианского” пространства следует искать это излучение - перепробовав множество вариантов, обнаружили, что оно приходит сразу из нескольких областей. Здесь-то и пригодился опыт РСДБ, где в отличие от радиоастрономии традиционных методов обрабатываются гигантские объемы информации - многие десятки терабайт.

Наш эксперимент дает очень редкую в астрономии возможность исследовать один и тот же объект как с помощью традиционных диагностических методов, так и “прикоснувшись” к нему с помощью приборов аппарата “Cassini”. В исследовании космического мазерного излучения такая возможность представилась впервые.
Наконец, как известно, один из главных вопросов современной астрономии - наличие планетарных систем, подобных нашей, у других звезд. Ответ известен - таковые имеются: сегодня чуть ли не каждую неделю появляется информация об открытии новых внесолнечных планетарных систем - экзопланет. Благодаря наблюдению и результатам, полученным JIVE, стало понятно, что искать можно нашими методами. Раньше об этом речи не было.

Что удалось зафиксировать в ходе нашего эксперимента? Был обнаружен объем воды, соответствующий количеству молекул Н2О, содержащемуся, скажем, в большом олимпийском плавательном бассейне. Человек, далекий от астрономии, может решить, что это очень много. Но не забывайте, речь идет о масштабе Солнечной системы. И то, что в районе Сатурна, гигантской планеты, мы смогли зарегистрировать объем воды размером всего лишь в один бассейн, говорит о фантастической чувствительности наших приборов.

Результаты нашего исследования позволяют дать примерную оценку объемам воды в системе Сатурна. Если только за 400 часов наблюдений в поле нашего зрения попало количество молекул Н2О, равное олимпийскому бассейну, можно сделать вывод, что на самом деле воды там довольно много. Важно отметить, что обнаруженная вода локализована лишь в некоторых областях вокруг Сатурна, а не рядом с каким-то конкретным его спутником. По мнению исследователей JIVE, которое еще предстоит обосновать, мы наблюдаем мазерное излучение в областях, которые слегка запаздывают в орбитальном движении относительно Энцелада, Атласа и других спутников Сатурна. Видимо, вода, выбрасываемая из гейзеров на поверхности этих спутников, затем в системе Сатурна движется уже сама по себе. Согласно такой модели, спутники этой планеты не только производят воду, но и выполняют функцию лопастей гигантского миксера: перемешивают своим движением водяные пары в своеобразной космической чаше.

Стоит добавить, что, как это обычно бывает, наше открытие - лишь самая верхушка айсберга. Теперь вопросов стало много больше. Например, хотелось бы понять, откуда конкретно поступает вода, в каких объемах, каков механизм “накачки” молекул до уровня мазерного излучения: столкновительный, электродинамический, ионный или иной? Это очень важно, поскольку именно процесс “накачки” служит прекрасной диагностикой физических параметров всей системы. Если известно, каково происхождение “накачки”, можно считать, что о данной системе мы знаем практически все: ее температуру, химический состав и другие параметры. Именно потому нам так хочется разузнать все это о Сатурне, а потом применить эти данные к поиску воды и, возможно, жизни в других планетарных системах в Солнечной системе и за ее пределами.

Иными словами, исследование, проведенное специалистами JIVE, заложило прочную основу для поиска ответа на вечный вопрос о жизни во Вселенной. Проделанная работа и полученные результаты стали для нас очень приятной неожиданностью, которую коллектив института склонен расценивать как важнейшую ступень для дальнейших космических исследований. В нашей работе принимали участие радиотелескопы Medicina (Италия) и Metsahovi (Финляндия), а исследовательская команда включала радиоастрономов из Университета Кентукки (США), Института радиоастрономии в Болонье (Италия), Института астрофизики (Рим, Италия) и Хельсинского технологического университета (Финляндия). Лидер исследования - мой давний друг и коллега Сергей Погребенко.

  Анна ШАТАЛОВА  

Источник: www.poisknews.ru/2009/02/19/kasanie_cassini.html