Удивительная астрономия
Шрифт:
Так что когда начнется эра межзвездных перелетов, у нас есть шанс открыть и изучить великолепный мир, подобный планете Пандора. Вот только Пандорой этот чудесный спутник никогда не назовут.
Почему? Да потому что Пандорой уже назван один из объектов Солнечной системы – это девятнадцатый спутник Сатурна, открытый по фотографиям межпланетного зонда «Вояджер-1» в 1980 году. Наша Пандора обращается на расстоянии 141 000 км от своей планеты и представляет собой маленький объект неправильной формы, едва достигающий 110 км в поперечнике и сплошь изрытый кратерами. По всей видимости, Пандора когда-то была астероидом, выхваченным силой притяжения Сатурна из кучи космического мусора, заполнявшего Солнечную систему на ранних этапах развития планет, то есть более 4 миллиардов лет назад.
Впрочем, это крохотное космическое тело по-своему примечательно. Оно принадлежит к числу спутников-пастухов . Так называются спутники, которые двигаются парами и совместным гравитационным воздействием управляют планетными кольцами, как бы невидимой сетью удерживая их. Так, например, наша Пандора в паре с таким же карликовым спутником-пастухом
Вулканический мир Ио
Название галилеевых носят четыре самых крупных спутника Юпитера, открытых прежде всех остальных. Автором этого открытия был великий итальянский физик и астроном Галилео Галилей, изобретатель первого в мире телескопа. В 1609 году Галилей прослышал о том, что в других странах делаются попытки с помощью увеличительных стекол создать подзорную трубу. Ученый заинтересовался этой идеей и решил самостоятельно сконструировать такое устройство. Как только труба была готова, Галилей поспешил направить ее на небо, в том числе на Юпитер.
Сравнительные размеры галилеевых спутников
Наблюдения за ярчайшей планетой ночного неба велись 7 января 1610 года в городе Падуя. Галилео стал первым человеком, который увидел другую планету в окуляр телескопа, и это зрелище поразило итальянца. Юпитер оказался шариком, как и Земля. Но если вокруг Земли обращалась Луна, то вокруг Юпитера обращались целых три спутника! На следующий день Галилей с увлечением продолжил свои наблюдения и выяснил, что нечаянно ошибся: лун у планеты оказалось не три, а четыре. Разумеется, тогда никто и предположить не мог, что всего у планеты-гиганта имеется 66 сателлитов.
Первооткрыватель, кстати, никаких имен этим спутникам не присваивал, а просто пронумеровал римскими цифрами. Позже, в 1614 году, немецкий астроном Симон Марий (1573–1624), открывший эти четыре планемо почти одновременно с Галилеем и независимо от него, дал им названия из античной мифологии. Поскольку планета носит имя верховного римского бога Юпитера, то и спутники должны носить имена персонажей из мифов про этого бога. Марий выбрал имена Ио (спутник I), Европа (спутник II), Ганимед (спутник III) и Каллисто (спутник IV).
Открытие Ио и других галилеевых спутников оказалось, наверное, самой важной вехой в истории астрономии. Благодаря обнаружению четырех лун Юпитера ученые согласились принять модель Солнечной системы Николая Коперника (в которой планеты обращаются вокруг Солнца, а не вокруг Земли, как люди считали прежде). Кроме того, наблюдения за этими спутниками помогли открыть законы движения планет и измерить скорость света.
Ио, первый спутник Юпитера, интересен тем, что признан самым геологически активным телом во всей Солнечной системе. Это и неудивительно. Площадь поверхности спутника составляет 42 миллиона квадратных километров, что равно площади Нового Света, то есть обеих Америк – Северной и Южной. И на такой площади размещаются 400 действующих вулканов, тогда как на всей Земле активных вулканов насчитывается лишь 600, причем они не извергаются одновременно. А вот огненные горы галилеева спутника грохочут почти все сразу на протяжении многих лет и без перерывов. Извержения протекают с такой силой, что облака серы из их жерла возносятся на высоту 500 км.
Примечательно и обилие высоких гор. На детальных фотографиях замечено порядка сотни крупных пиков, некоторые из которых превосходят земной Эверест. Но по земным меркам высота Эвереста (Джомолунгмы) – 8848 м – не столь уж значительна, поскольку радиус земного шара в 709 раз больше. И совсем другое дело – Ио. Ведь этот планемо по объему в 50 раз меньше Земли. Гора высотой около 9 км лишь в 202 раза меньше радиуса спутника. Что же говорить о таком великане, как Южная Боосавла, высота которой оценивается в 17 км.
Неспокойный спутник живо заинтересовал астрономов, поэтому его изучали больше, чем любую другую луну в Солнечной системе, кроме, разумеется, нашей собственной. Ио навещали автоматические станции «Пионер-10» и «Пионер-11» (в 1973 и 1974 году соответственно), «Вояджер-1» и «Вояджер-2» (оба в 1979 году), «Галилео» (с 1995 по 2002 год), «Кассини» (2000 год) и «Новые горизонты» (2007 год). В 2016 году со специальной исследовательской миссией Ио достигнет космический аппарат «Юнона», который в настоящее время (2012 год) пересек орбиту Марса и движется в направлении Пояса астероидов.
Ио резко отличается от большинства планемо. Крупные спутники обычно покрыты мощными ледниками или даже целиком сложены изо льда. На Ио льды почти полностью отсутствуют, а ее внутреннее строение ближе к строению планет земной группы. Внутри сателлита находится тяжелое ядро, которое достигает 1/5 веса всей Ио. Ядро состоит из железа и серы. Его обволакивает толстая полурасплавленная мантия, сложенная минералом фостеритом. И, наконец, снаружи спутник покрыт каменной корой из базальтов и серы. Толщина базальтового слоя достигает примерно 20 км.
Трудно поверить, но вулканизм на Ио поддерживается… Юпитером. Планета-гигант вместе с галилеевыми спутниками образует как бы гравитационную энергетическую станцию. Своим мощным полем тяжести Юпитер расшатывает недра Ио, вызывая внутри них своеобразные приливы мантийного вещества. Под действием приливных сил глубинные слои спутника и ядро сильно разогреваются. Потоки магмы постоянно прожигают кору Ио, выплескиваясь наружу языками раскаленной серы длиной до сотен километров.
Через Ио полученная энергия передается другим галилеевым спутникам, что заметно по их орбитальному движению. Они бегут по орбите не как попало, а словно шестеренки в хорошо отлаженных часах. Когда Каллисто совершает полный оборот вокруг Юпитера, Ганимед успевает совершить два оборота, Европа – четыре оборота, а Ио – восемь.
Благодаря вулканизму Ио окружена тоненькой атмосферой из сернистого газа, кислорода и газообразной поваренной соли. Каждую секунду вулканы поставляют в атмосферу более 100 тонн вещества, часть которого немедленно оседает вниз серным снегом. Магнитное поле Юпитера ежесекундно сдувает тонну серы из «воздушной» оболочки спутника в космос. В космосе газы постепенно накапливаются в так называемом плазменном торе – огромном газовом кольце на орбите Ио, являющемся мощным источником радиации.Вулканический мир неприветлив и, конечно, вряд ли обитаем. А если его кто-то и населяет в других планетных системах, то, скорее всего, это смертоносные микробы. Бактерии стремятся пожрать любое органическое вещество, которое им только встретится. От нападок земных бактерий человек более или менее надежно защищен иммунитетом, пробить «крепостные стены» которого удается лишь немногим видам микроорганизмов. Но на экзопланетах и их спутниках обитают виды, с которыми наша иммунная система незнакома, поэтому здесь стремление микробов поглощать все, что съедобно, может проявиться в полную силу.
Ио необитаема, и она вряд ли приглянется космонавтам, ведь на ней негде совершить безопасную посадку. Равнины залиты потоками вязкой лавы, впадины заполнены озерами расплавленной серы, за пределами равнин начинаются вулканы, крутые скалы, глубокие обрывы и широкие кальдеры – разрушенные вулканические кратеры. Базальтовая кора постоянно пребывает в движении и регулярно переплавляется, отчего здесь невозможно найти следов ни одного метеоритного кратера. Конечно, когда-то на Ио падали метеориты – и не раз, поскольку такова участь всех планемо. Но вулканизм начисто стер любые признаки космической бомбежки.
Редкие участки поверхности, пребывающие в состоянии временного затишья, покрыты густым серным льдом. В районе экватора этот лед окрашен в белый цвет, а вот на полюсах и в средних широтах замерзшая сера имеет красный оттенок. Красная сера – сигнал опасности. Такой цвет лед приобрел под действием мощных радиационных потоков, порождаемых магнитным полем Юпитера.
Поэтому вряд ли космические путешественники изберут вулканические спутники с их нестабильной корой и возможным «агрессивным населением» для создания постоянных баз и тем более городов. Гораздо более интересны небесные тела вроде Европы и Энцелада, планы колонизации которых разрабатываются уже сегодня. Рано или поздно человек обоснуется на этих спутниках, возведя здесь жилые комплексы, лаборатории и… верфи. Причем на этих верфях будут строиться подводные лодки, поскольку объектом исследования ученых станет подледный океан этих двух лун.
Подводные сады Европы
Европа, о которой идет речь, – это один из галилеевых спутников. По размерам она меньше нашей Луны, на которую, впрочем, похожа тем, что повернута к Юпитеру всегда одним и тем же полушарием, равно как и Луна к Земле. Однако на этом сходство заканчивается. Лунная поверхность камениста и изрыта кратерами. Она вздыблена местами очень высокими горами, подобными земным Гималаям, либо образует огромные котловины, которые по традиции называют морями и болотами. Есть даже один океан – Океан Бурь, в котором, конечно же, не найдется ни капли воды.
Совсем другое дело – поверхность Европы. Это огромное ледяное поле, почти абсолютно гладкое. Лишь местами здесь заметны одинокие кратеры от недавних метеоритов да разбросанные то тут, то там низенькие холмики. Горных хребтов на спутнике крайне мало. Сильно вытянутые в длину трещины раскалывают ледяную кору Европы на отдельные подвижные блоки. Эти блоки медленно двигаются, разрушаясь в одной части и прирастая свежим льдом в другой.
Есть спутники, полностью, от поверхности до центра, сложенные льдом. Таков, к примеру, Япет, обращающийся вокруг Сатурна на расстоянии примерно 3,6 млн км. Европа от подобных объектов резко отличается. Ее «сердце» не ледяное, а каменное, то есть оно сложено плотными горными породами. Толщина ледяного панциря Европы оценивается в 10 км. Что находится под ним? Многолетние наблюдения показали, что лед не прилегает вплотную к скалам, но отделен от каменистой поверхности. Здесь, в промежутке между ледяным панцирем и каменным веществом Европы, покоятся воды океана, разогреваемые неспокойными недрами спутника.
Помимо разломов и невысоких гор, на Европе имеются «веснушки». Так называются россыпи темных точек, заметных на космических фотографиях. По всей видимости, «веснушки» представляют собой те зоны, где холодный лед погружается под более теплый, разогретый внутренним жаром планемо.
В результате движения ледовых щитов и их периодического таяния весь ледяной покров спутника полностью обновляется за 12 тысяч лет. Следы переплавки старого ледового покрова местами хорошо заметны на космических фотографиях. Например, в области так называемого «Коннемарского хаоса» видны нагромождения древних ледяных глыбин, вмерзших в молодой лед. Судя по всему, здесь из-за сильного внутреннего разогрева недр Европы ее ледовый панцирь почти полностью растаял. В образовавшейся широчайшей полынье плавали громадные айсберги, которые затем сжал, точно тисками, растущий новый лед.
Подледного океана на спутнике никогда бы не появилось, если бы недра Европы не нагревали прилегающие к ним вещества. Дело в том, что температура на поверхности планемо очень мала. На экваторе стоит мороз в –160 °C, а на полюсах температура составляет –220 °C. При столь низких температурах вода, пусть даже насыщенная различными примесями, неизбежно перейдет в твердое состояние. Что же такое происходит внутри Европы, раз у нее хватает тепла, чтобы сохранять подледный океан от замерзания? Ученые убеждены, что энергию для разогрева Европе дает Юпитер своим приливным воздействием, о чем уже шла речь в рассказе о вулканическом мире Ио.