Дион ( / d aɪ ˈ oʊ n i / ), также обозначаемый Сатурном IV, является четвёртым по величине спутником Сатурна . Его заднее полушарие отмечено большими ледяными скалами, называемыми каземами , и также затемнено по сравнению с ведущим полушарием. Судя по плотности, внутренняя часть Дионы, вероятно, представляет собой комбинацию силикатной породы и водяного льда в почти равных долях по массе. Луна была открыта итальянским астрономом Джованни Доменико Кассини в 1684 году и названа в честь титаниды Дионы из греческой мифологии .
Джованни Доменико Кассини назвал четыре открытых им спутника ( Тетис , Диону, Рею и Япет ) Сидера Лодоицеа («звезды Людовика») в честь короля Людовика XIV . Кассини нашел Диону в 1684 году с помощью большого воздушного телескопа, который он установил на территории Парижской обсерватории . [10] Спутники Сатурна не были названы до 1847 года, когда сын Уильяма Гершеля Джон Гершель опубликовал «Результаты астрономических наблюдений, сделанных на мысе Доброй Надежды», предложив использовать имена Титанов ( сестер и братьев Кроноса ). . [11]
Диона вращается вокруг Сатурна с большой полуосью примерно на 2% меньше, чем у Луны . Однако, учитывая большую массу Сатурна (в 95 раз больше массы Земли), период обращения Дионы составляет одну десятую от периода обращения Луны. В настоящее время Диона находится в орбитальном резонансе среднего движения 1:2 со спутником Энцеладом , совершая один оборот вокруг Сатурна на каждые два оборота, завершенные Энцеладом. Этот резонанс поддерживает эксцентриситет орбиты Энцелада (0,0047), обеспечивая источник тепла для обширной геологической активности Энцелада, которая наиболее ярко проявляется в его криовулканических струях, подобных гейзерам . [12] Резонанс также поддерживает меньший эксцентриситет орбиты Дионы (0,0022), что также приводит к ее приливному нагреванию . [13]
У Дионы есть два соорбитальных, или троянских , спутника: Елена и Полидевк . Они расположены внутри точек Лагранжа Дионы L 4 и L 5 , на 60 градусов впереди и позади Дионы соответственно. О лидирующей коорбитальной луне на двенадцать градусов впереди Елены сообщил Стивен П. Синнотт в 1982 году. [14] [15]
Диона диаметром 1122 км (697 миль) является 15-й по величине луной в Солнечной системе и более массивной, чем все известные спутники, меньшие ее самой, вместе взятые. [16] Это также четвертый по величине спутник Сатурна. Судя по плотности, внутренняя часть Дионы, вероятно, представляет собой комбинацию силикатной породы и водяного льда в почти равных долях по массе. [17]
Наблюдения за формой и гравитацией, собранные Кассини , позволяют предположить, что скалистое ядро радиусом примерно 400 км окружено оболочкой из H 2 O диаметром примерно 160 км, главным образом в форме водяного льда, но некоторые модели предполагают, что самая нижняя часть этого слоя могла находиться в форма внутреннего жидкого соленого водного океана (ситуация аналогична ситуации у его партнера по орбитальному резонансу, Энцелада ). [17] [18] [19] [20] Изгиб поверхности вниз, связанный с хребтом Яникулум Дорса высотой 1,5 км , легче всего объяснить наличием такого океана. [21] [22] Ни одна луна не имеет формы, близкой к гидростатическому равновесию ; отклонения поддерживаются изостазией . Считается, что ледяной панцирь Дионы имеет разную толщину менее чем на 5%, причем самые тонкие участки находятся на полюсах, где приливное нагревание коры является наибольшим. [20]
Хотя Диона несколько меньше и плотнее, в остальном она очень похожа на Рею . Они оба имеют схожие характеристики альбедо и различную местность, и у обоих разные ведущие и задние полушария . Ведущее полушарие Дионы покрыто кратерами и имеет равномерную яркость. Однако в его заднем полушарии есть необычная и отличительная особенность поверхности: сеть ярких ледяных скал.
Ученые признают дионейские геологические особенности следующих типов:
Когда космический зонд «Вояджер» сфотографировал Диону в 1980 году, он показал тонкие детали, покрывающие ее заднее полушарие. Происхождение этих особенностей было загадочным, поскольку было известно только то, что материал имеет высокое альбедо и достаточно тонкий, чтобы не скрывать поверхностные элементы под ним. Одна из гипотез заключалась в том, что вскоре после своего образования Диона была геологически активной, и какой-то процесс, такой как криовулканизм , вновь поднял на поверхность большую часть ее поверхности, при этом полосы образовывались в результате извержений вдоль трещин на поверхности Диона, которые выпадали обратно в виде снега или пепла. Позже, после того как внутренняя активность и всплытие на поверхность прекратились, образование кратеров продолжилось преимущественно в ведущем полушарии и стерло там полосатый рисунок.
Эта гипотеза была опровергнута пролетом зонда Кассини 13 декабря 2004 года, в результате которого были получены изображения крупным планом. Они показали, что «клочки» на самом деле были вовсе не ледяными отложениями, а скорее яркими ледяными скалами, созданными тектоническими разломами (кашматами). Диона оказалась миром, расколотым огромными разломами в заднем полушарии.
Орбитальный аппарат Кассини совершил более близкий облет Дионы на высоте 500 км (310 миль) 11 октября 2005 года и сделал косые изображения скал, показав, что некоторые из них имеют высоту несколько сотен метров.
В Дионе есть линейные «вирги» длиной до сотен километров, но шириной менее 5 км. Эти линии проходят параллельно экватору и видны только на более низких широтах (менее 45 ° северной или южной широты); аналогичные черты отмечены и у Rhea . Они ярче, чем все вокруг, и, кажется, перекрывают другие особенности, такие как хребты и кратеры, что указывает на их относительно молодой возраст. Было высказано предположение, что эти линии имеют экзогенное происхождение и являются результатом распространения материала по поверхности в результате низкоскоростных ударов материала, полученного из колец Сатурна, соорбитальных спутников или близко приближающихся комет. [23]
Ледяная поверхность Дионы включает в себя сильно кратерированную местность, умеренно кратерированные равнины, слегка кратерированные равнины и области тектонических разломов. На сильно кратерированной местности есть множество кратеров диаметром более 100 километров (62 мили). На равнинах обычно есть кратеры диаметром менее 30 километров (19 миль). Некоторые равнины покрыты кратерами сильнее, чем другие. Большая часть покрытой кратерами местности расположена в ведомом полушарии, а равнины с меньшим количеством кратеров присутствуют в ведущем полушарии. Это противоположно тому, чего ожидали некоторые ученые; Шумейкер и Вулф [24] предложили модель образования кратеров для приливно-зависимого спутника с самой высокой скоростью образования кратеров в ведущем полушарии и самой низкой в ведомом полушарии. Это говорит о том, что в период сильной бомбардировки Диона была приливно привязана к Сатурну в противоположной ориентации. Поскольку Диона относительно мала, спутник мог раскрутиться в результате удара, образовавшего 35-километровый кратер. Поскольку на планете много кратеров размером более 35 километров (22 мили), Диону могли неоднократно вращать во время первых тяжелых бомбардировок. Характер образования кратеров с тех пор и яркое альбедо ведущей стороны позволяют предположить, что Диона оставалась в своей нынешней ориентации в течение нескольких миллиардов лет.
Как и Каллисто , кратеры Дионы лишены горельефов, наблюдаемых на Луне и Меркурии ; вероятно, это связано с оседанием слабой ледяной коры в течение геологического времени.
7 апреля 2010 года инструменты на борту беспилотного зонда Кассини , пролетавшего мимо Дионы, обнаружили тонкий слой молекулярных ионов кислорода ( O+
2) вокруг Дионы, настолько тонкая, что ученые предпочитают называть ее экзосферой , а не разреженной атмосферой. [25] [26] Плотность молекулярных ионов кислорода, определенная по данным плазменного спектрометра Кассини , колеблется от 0,01 до 0,09 на см 3 . [26] [27]
Приборы зонда Кассини не смогли напрямую обнаружить воду из экзосферы из-за высокого уровня фона, [26] но кажется, что высокозаряженные частицы из мощных радиационных поясов планеты могли расщепить воду во льду на водород и кислород. [25]
Впервые изображение Дионы было сделано космическими зондами «Вояджер» . Его также пять раз исследовали с близких расстояний орбитальный аппарат Кассини . 11 октября 2005 г. произошел прицельный облет на расстоянии 500 км (310 миль); [28] еще один облет был выполнен 7 апреля 2010 г., также на расстоянии 500 км. [29] Третий облет был выполнен 12 декабря 2011 года на расстоянии 99 км (62 мили). Следующий пролет состоялся 16 июня 2015 года на расстоянии 516 км (321 миль), [30] а последний пролет Кассини был выполнен 17 августа 2015 года на расстоянии 474 км (295 миль). [31] [32]
В мае 2013 года было объявлено, что космический корабль НАСА «Кассини» предоставил ученым доказательства того, что Диона более активна, чем предполагалось ранее. Используя топографические данные, команды НАСА пришли к выводу, что депрессия земной коры, связанная с выдающимся горным хребтом в ведущем полушарии, лучше всего объясняется наличием глобального подземного жидкого океана, такого как у Энцелада. [21] [33] [34] Хребет Яникулум Дорса имеет высоту от 1 до 2 км (от 0,6 до 1,2 мили); Кора Дионы, кажется, сморщивается на 0,5 км (0,3 мили) под ней, что позволяет предположить, что ледяная кора была теплой, когда формировался хребет, вероятно, из-за присутствия подземного жидкого океана, который увеличивает приливные изгибы. [35]
