Журнал «Вокруг Света» №11 за 2008 год
Шрифт:
Чтобы выбрать между этими гипотезами, нужно было получить надежные признаки присутствия жидкости на поверхности Титана. Казалось бы, для этого достаточно «поймать» со станции «Кассини» солнечный блик на зеркальной глади озер. Но сделать это оказалось совсем непросто. Атмосферная дымка препятствует наблюдениям в видимой области спектра, а снимки в инфракрасном диапазоне недостаточно детальны. К тому же очень трудно снять с быстро движущегося спутника нужные участки местности под строго определенным углом. Прошло полтора года после посадки «Гюйгенса», прежде чем сезонная гипотеза стала получать подтверждения благодаря радиолокационной съемке района вокруг северного полюса Титана.
Черные озера расплавленной серы на поверхности Ио. Внизу: активный вулкан на Ио с растекающимися
Мир огненной жидкости
В списке небесных тел, на которых найдена жидкость, вторым после Земли стал спутник Юпитера Ио. Но жидкость эта оказалась расплавленной серой, которую впору причислить к огню, а не к воде. На Ио активно действуют вулканы, выбрасывая сернистый газ и изливая потоки желто-оранжевой лавы, насыщенной серой, а по всей поверхности разбросаны десятки кратеров, заполненных огнедышащими озерами жидкой серы, нагретой до нескольких сотен градусов. В некоторых из них температура достигает 1100 °С, что указывает на расплавы обычных горных пород с примесью серы. Этот мир «огненной жидкости» был обнаружен в начале 1980-х годов при исследованиях с автоматических станций «Вояджер». Несмотря на скромные размеры спутника Ио, диаметр которого примерно как у Луны, на нем находится крупнейший в Солнечной системе активный поток лавы, протянувшийся на 500 километров от вулкана Амирани, — в 50 раз длиннее самого большого лавового потока на Земле. Своей длиной он может быть обязан хорошей текучести обогащенного серой материала. Ио — один из четырех больших спутников Юпитера, открытых в 1610 году итальянским астрономом Галилео Галилеем. Он назвал их Звезды Медичи, сделав подарок герцогу Тосканскому Козимо II Медичи, за что вскоре получил желаемую должность придворного математика во Флоренции. Правда, эти названия не прижились, так же как и Звезды Людовика.
Озерный край Титана
Самые впечатляющие находки, сделанные в последнее время на Титане, — это многочисленные озера. Всего их обнаружено около 400. Некоторые площадью меньше квадратного километра, другие столь велики, что их назвали морями. Крупнейшее среди них — Море Кракен, получившее имя гигантского морского чудища из норвежских мифов, — достигает в поперечнике 1200 километров, что сравнимо с размерами Черного моря на Земле. Его площадь составляет около 400 000 км2 — чуть больше Каспия. На радарных снимках озера и моря имеют вид очень темных участков с гладкой поверхностью. Темнота свидетельствует о том, что вещество, слагающее эти участки, хорошо поглощает радиоволны, почти не давая отражения. Подобные параметры характерны для жидкостей, но для доказательства ее присутствия этого еще недостаточно. О том, что эти темные пятна действительно заполнены жидкостью, бесспорно свидетельствовали очертания береговой линии, типичные для водоемов: заливы, проливы, наличие светлых островов с изрезанным рельефом. Близ берегов эти участки светлее, очевидно, там «мелководье», а в центральных частях, где изображение совершенно черное, глубина должна, по расчетам, достигать нескольких десятков метров. Извилистая форма рек, впадающих в моря, также указывала на то, что это следы потоков жидкости. Однако оставался неразрешенным вопрос о том, являются ли эти темные участки жидкими до сих пор или они давно уже замерзли.
Углеводородные озера в северной полярной области Титана. Внизу: длинные черные дюны, разделенные трехкилометровыми интервалами, огибают светлые участки, по-видимому, возвышенности. Радарные изображения с борта «Кассини». Фото: SPL/EAST NEWS
Ответ, расставивший все по местам, был получен летом 2008 года после длившейся полгода обработки данных, собранных инфракрасным спектрометром станции «Кассини». Этот прибор позволяет с большого расстояния определять химический состав участков поверхности по поглощению и отражению ими солнечного света в разных участках спектра. В одном из озер отчетливо выявлено наличие жидкого этана — углеводородного соединения, которое наряду с метаном и растворенным в нем азотом заполняет «водоемы» на Титане. По расчетам, этан составляет около 10% объема жидкости. Основной же компонент озер и морей — метан — идентифицировать дистанционным зондированием затруднительно: непреодолимые помехи создает постоянная метановая дымка в атмосфере.
На северных широтах выше 60° (на Земле это севернее Петербурга , Вологды и Магадана) поверхность Титана оказалась буквально испещрена многочисленными озерами размером в десятки и даже сотни километров. Правда, размещены эти «водоемы» здесь не столь густо, как в Карелии, но это типичный элемент ландшафта. Так что северное заполярье на Титане вполне может именоваться озерным краем. В то же время в южной полярной области найдено всего
Год на Титане длится почти 30 земных лет — за это время он вместе с Сатурном делает один оборот вокруг Солнца. Таким образом, каждое из четырех времен года на Титане продолжается примерно семь с половиной наших лет. Сейчас в северном полушарии неспешно заканчивается зима. Благодаря холодам метан смог в больших количествах скопиться во впадинах рельефа. А в южном полушарии в течение уходящего лета метан испарился из поверхностных резервуаров и был перенесен ветрами на север, где сконденсировался, наполнив жидкостью котловины.
Предполагается, что через 15 лет, когда в южном полушарии Титана будет конец зимы, а в северном — конец лета, карта озер и морей претерпит значительные изменения. Нагрев северной полярной области приведет к испарению озер, переносу метана в газообразном состоянии к южному полюсу и его выпадению там в виде дождей, которые заполнят сухие сейчас котловины. Близ северного полюса могут сохраниться лишь остатки наиболее крупных морей, но уже в виде нескольких озер скромного размера.
Титан оказался вторым после Земли небесным телом, на поверхности которого обнаружены крупные стабильные резервуары жидкости — озера и моря. Внешне они напоминают водоемы на земном шаре, хотя и заполнены жидким метаном. Но вода в системе Сатурна все же нашлась, правда, не на Титане, а на другом спутнике, расположенном в пять раз ближе к планете.
Фонтаны воды, бьющие из разломов близ южного полюса Энцелада. Внизу: «тигровые полосы», как неформально называют эти разломы, получили имена ближневосточных городов — Александрия, Каир, Багдад и Дамаск, поскольку все названия на этом спутнике взяты из арабских сказок «Тысячи и одной ночи». Фото: NASA/SPL
Фонтаны Энцелада
В окрестностях Парижа, возле бывшего дворца Людовика XIV, один из фонтанов Версальского парка изображает придавленного горой Этна мифологического гиганта Энцелада, изо рта которого вылетает вверх мощная струя воды, символизирующая извержение вулкана. Согласно мифу, этот гигант ворочается в недрах горы, вызывая землетрясения и вулканические извержения. А в окрестностях Сатурна, возле бывших «Звезд Людовика», один из спутников называется Энцелад по имени того же самого персонажа мифа. Из недр этого спутника бьют поистине гигантские фонтаны — в десятки тысяч раз выше версальского прототипа. Обнаружение станцией «Кассини» этого поразительного явления природы стало второй сенсацией исследований системы Сатурна.
Спутник Энцелад, хотя и носит имя гиганта, совсем невелик по размерам — его диаметр всего 500 километров. Это в семь раз меньше, чем у Луны. На поверхности Земли Энцелад уместился бы между Москвой и Великим Новгородом . Сияющий белизной Энцелад — самый светлый объект в Солнечной системе, отражающий 99% падающего на него света, то есть он белее свежевыпавшего снега. Средняя температура его поверхности –200 °С. И этот замороженный мир постоянно покрывается свежими слоями водного инея, оседающего на поверхность из его гейзерных выбросов. Фонтаны воды высотой до 500 километров (что равно диаметру самого Энцелада) вырываются в районе южного полюса из зияющих трещин глубиной 300 метров. Скорость струй достигает 60 м/с — более 200 км/ч. В космосе вода превращается в ледяные кристаллы размером порядка 10 микрон. Наиболее крупные из них падают обратно на поверхность спутника, а частички менее трех микрон навсегда остаются в космосе. Распределяясь вдоль орбиты Энцелада, они образуют самое внешнее кольцо E в системе Сатурна. Будучи едва заметным, оно в то же время является самым широким и простирается почти на миллион километров.
Станции «Кассини» удалось пролететь сквозь облако выброшенного с Энцелада вещества. Был установлен его химический состав: 91% — водяной пар, 4% — азот, 3% — углекислый газ, 1% — метан и 1% — ацетилен и пропан. Удивительно, что точно такой же состав имеют кометы. Эти водяные фонтаны напоминают гейзеры на Земле, но у земных аналогов температура весьма высокая, а гейзеры Энцелада, разбрасывающие кристаллики льда, — чрезвычайно холодные и невообразимо крупнее по размерам.
Три с лишним века назад создатель и директор Парижской обсерватории Жан Доминик Кассини мог любоваться в дворцовом парке Версаля рукотворными чудесами тогдашней гидромеханики — зеркальной гладью обширных водоемов и изящными фонтанами, искрящимися мириадами брызг. А в наши дни космический робот «Кассини», названный в его честь, увидел природные чудеса в далеком мире Сатурна — холодные моря и озера из жидкого метана и гигантские водные фонтаны, бесчисленные кристаллики льда из которых кружат по орбите возле планеты-гиганта.