Учёные Института космических исследований Российской академии наук и Высшей школы экономики рассчитали параметры формирования над поверхностью Энцелада плазменно-пылевого слоя — разрежённой смеси ионизованного газа и мелких твёрдых частиц, сообщили в пресс-службе РАН.
«В природе существует большое многообразие подобных систем — это плазма ионосферы или магнитосферы Земли, плазма экзосферы Луны, плазма в окрестностях других планет и их больших и малых спутников, астероидов, комет. Нередко такие системы содержат заряженные пылевые частицы. Находясь в активной плазменной среде, они, как правило, приобретают электрический заряд. Когда заряженные частицы могут оказывать влияние, а порой определять свойства (скажем, волновые) такой плазменно-пылевой системы, говорят о пылевой плазме», — отметили авторы статьи.
Также они напомнили, что Энцелад — это шестой по величине спутник Сатурна. Он имеет почти сферическую форму диаметром около 500 км, а его поверхность покрыта слоем льда, под которым, как предполагают, находится водный океан.
Интерес к небесному телу, в частности, связан с тем, что из трещин в его толще извергаются струи водяного пара и частиц льда. Они попадают в систему колец Сатурна, что создаёт один из основных источников их пополнения веществом. Вместе с тем Энцелад — одно из вероятных мест, где в Солнечной системе могла зародиться жизнь (хотя бы на уровне простейших организмов).
При моделировании в качестве базовых условий авторы учли, что плазма в магнитосфере Сатурна вращается вместе с планетой. При этом на расстоянии, где находится орбита Энцелада, скорость такого вращения составляет порядка 39 км/с, а сам спутник движется по орбите со скоростью 12,6 км/с, поэтому плазма «налетает» на Энцелад со скоростью около 26,4 км/с.
В такой плазме присутствуют два типа положительно заряженных частиц — протоны (ионы водорода) и тяжёлые ионы водяной группы (O⁺, OH⁺, H₂O⁺, N⁺). Кроме того, в плазме есть два сорта электронов, подчиняющихся каппа-распределениям с высокими и более низкими температурами. Пылинки могут собирать на себя электроны и ионы, в итоге у них появляется положительный или отрицательный заряд в зависимости от внешних условий.
Моделирование показало, что сама поверхность Энцелада заряжается отрицательно, с потенциалом около −23 вольт. Это создаёт электрическое поле, которое притягивает положительно заряженные и отталкивает отрицательно заряженные частицы. Последние могут устойчиво левитировать над Энцеладом в слое от 2,4 до 8,2 метров. Выше действие электрического поля ослабевает настолько, что оно уже не удерживает пылинки.
При этом расчёты показали, что в состоянии динамического равновесия над поверхностью могут находиться частицы размером от нескольких сотен нанометров до немногим более одного микрометра. Более крупные падают на спутник под действием гравитации. Вместе с тем концентрация пыли вблизи Энцелада мала, поэтому её влияние на общую картину плазмы ограниченно.
Полученные данные помогут оценить условия вблизи поверхности при планировании миссий посадочных аппаратов на спутник, уверены учёные. Результаты исследования опубликованы в журнале «Физика плазмы» (№ 8, 2026).
