На космической фотографии можно увидеть облака газа, кольца планеты или россыпь светящихся точек. Но для исследователя существенной деталью порой оказывается округлый камешек или едва заметное смещение кратера между двумя кадрами. По таким признакам восстанавливают течение исчезнувшей реки и устройство мира, внутрь которого никто не заглядывал.
NASA начало работу 1 октября 1958 года, унаследовав сотрудников и исследовательские центры Национального консультативного комитета по воздухоплаванию. Закон о создании агентства подписали раньше, 29 июля. Ответ США на успехи советской космической программы со временем вырос в разветвленную систему исследований, многие из которых ведутся с международными партнерами. Три истории показывают, как полученные аппаратами изображения превращались в открытия.
Как «Хаббл» нашел тысячи галактик в пустом небе
В 1995 году космический телескоп «Хаббл», совместный проект NASA и Европейского космического агентства, направили на неприметный участок в созвездии Большой Медведицы. Место выбирали специально: яркие близкие звезды и крупные объекты могли заслонить слабое свечение далеких галактик. Нужна была область, которая на прежних снимках выглядела почти пустой.
Наблюдения продолжались десять дней. За это время телескоп сделал сотни отдельных экспозиций, которые объединили в изображение Hubble Deep Field. На крошечном участке неба различили около трех тысяч галактик. По поперечнику поле было примерно в 13 раз меньше полной Луны. Многие галактики светились настолько слабо, что до этого оставались незамеченными.
Длительные наблюдения позволяли накапливать свет от тусклых объектов. У этой картины была и временная глубина: свет далеких галактик добирался до телескопа миллиарды лет. Исследователи увидели их такими, какими они были в более молодой Вселенной, и получили возможность сравнивать галактики на разных этапах развития.
Почему снимки космоса разноцветные, и откуда берутся цвета
Камеры «Хаббла» записывают изображения в оттенках серого, а фильтры выделяют определенные диапазоны света. При обработке таким кадрам назначают цвета и совмещают их. Иногда палитра близка к тому, что различает человеческий глаз, иногда она делает видимым инфракрасное излучение или подчеркивает распределение отдельных химических элементов. Поэтому подпись к космическому снимку помогает понять, что именно показано цветом. Красная область может обозначать выбранный диапазон излучения; сама по себе она еще не сообщает температуру или расстояние до объекта.
Как галька на Марсе выдала древнюю реку
Для открытия на Марсе понадобились снимки камней прямо под колесами. Вскоре после посадки в 2012 году марсоход Curiosity передал изображения обнажений породы, внутри которой были заключены небольшие округлые обломки. Они напоминали гальку, встречающуюся в земных руслах.
Исследователи обратили внимание на сочетание размера и формы. Вода, перекатывая камни по дну, сталкивает их друг с другом и постепенно сглаживает острые края. Самые крупные обломки на снимках достигали нескольких сантиметров — ветер не мог перенести такую гальку. По этим признакам команда восстановила существование древнего водного потока.
Размер частиц позволил оценить течение: по расчетам исследователей, вода двигалась примерно со скоростью пешехода, а глубина потока могла составлять от уровня щиколотки до бедра человека. Это оценка по сохранившимся отложениям: марсоход застал уже сухую каменную поверхность.
К тому времени ученые знали о следах воды на Марсе по другим наблюдениям. Галька добавила конкретики: здесь вода текла с силой, достаточной для переноса камней. По крупному плану поверхности удалось восстановить часть истории ландшафта, которая почти не читалась в общей панораме пустыни.
Как по снимкам Энцелада нашли океан подо льдом
У спутника Сатурна Энцелада яркая ледяная поверхность. В 2005 году аппарат «Кассини» обнаружил выбросы у его южного полюса: из трещин вырывались водяной пар и частицы льда. На снимках с подсветкой Солнца они выглядят как светящиеся струи над темным краем спутника. Миссию «Кассини — Гюйгенс» совместно осуществляли NASA, Европейское и Итальянское космические агентства.
Выбросы позволяли предположить наличие жидкой воды внутри. Но оставалось выяснить ее распределение: ограничен ли водоем южной полярной областью или окружает весь спутник. Одного эффектного кадра струй для этого было недостаточно.
Команда сопоставила сотни изображений, полученных более чем за семь лет. Ученые отслеживали положение кратеров и других деталей поверхности и измерили небольшое покачивание Энцелада при движении вокруг Сатурна. Затем сравнили результат с расчетами для разных вариантов внутреннего строения.
Если бы ледяная оболочка была жестко соединена с каменным ядром, спутник покачивался бы слабее. Наблюдаемое движение объяснялось тем, что оболочка отделена от ядра жидким слоем. Так по фотографиям внешней поверхности исследователи подтвердили существование глобального подледного океана.
Изучать состав океана Энцелада помогали другие приборы «Кассини»: аппарат пролетал через выбросы и анализировал их вещество. Ледяная оболочка скрывает воду от камер, зато трещины у южного полюса выпускают ее частицы в космос, где их удалось перехватить во время пролета.
Ранее Наука Mail рассказала о новых результатах анализа органических веществ в ледяных выбросах Энцелада.