Чтение онлайн

Итак, мы покидаем Землю и Луну, чтобы поговорить о спутниках других планет. Бегло рассмотрим ситуацию с Марсом. Еще в XVII веке многие астрономы были почти уверены в том, что у Марса есть спутники, причем именно два. Логика была следующая: Меркурий и Венера не имеют спутников, у Земли есть один, а у Юпитера в то время было известно всего четыре спутника, открытых Галилеем. Согласно этой логике, а также геометрической прогрессии, у Марса должно быть два спутника. Когда Галилей составил анаграмму, касающуюся наблюдаемых им «придатков» вокруг Сатурна, Кеплер попытался ее расшифровать и расшифровал так: «Привет вам, близнецы, Марса порождение». Великий астроном, увлеченный «гармонией сфер», не сомневался в том, что Галилей обнаружил спутники Марса, причем в количестве двух. Таково уж свойство человеческой психологии, что большинству мыслящих людей хочется, ну просто очень хочется, чтобы Вселенная управлялась простыми, наглядными и красивыми законами. Мечтать, как говорится, не вредно.

Неуемная фантазия Джонатана Свифта побудила его приписать астрономам Лапуты открытие двух – именно двух! – спутников Марса, причем впоследствии выяснилось, что реальная орбита Деймоса близка к выдуманной Свифтом. Не нужно никаких конспирологических теорий – время от времени фантастам удаются точные предсказания просто по закону больших чисел.

Как ни странно, у Марса действительно оказалось два спутника, но они нисколько не похожи ни на Луну, ни на галилеевы спутники Юпитера. Прежде всего, они очень малы, потому и были открыты очень поздно – лишь в 1877 году. Довольно быстро стало ясно, что Фобос и Деймос не имеют генетической связи с Марсом, а представляют собой типичные астероиды, некогда захваченные притяжением красной планеты [19] . Как все небольшие астероиды, Фобос и Деймос имеют неправильную форму и в общем напоминают картофелины. Размеры Фобоса равны 27 на 21,6 на 18,8 км, а Деймоса – 15 на 12,2 на и км. Фобос более чем вчетверо массивнее Деймоса и обращается очень близко к Марсу – всего лишь на расстоянии 9378 км, то есть от поверхности Марса его отделяют лишь какие-то жалкие 6000 км. Орбитальная скорость Фобоса превосходит скорость вращения Марса, поэтому приливные силы приводят не к повышению, а к понижению его орбиты. Второй неблагоприятный для Фобоса фактор – столь же медленное, но неуклонное торможение его о чрезвычайно разреженную, но все же существующую на такой высоте марсианскую атмосферу. Кончится плохо: приблизительно через 50 млн лет – весьма незначительный отрезок времени по сравнению с возрастом Солнечной системы – Фобос либо упадет на Марс, либо будет разрушен приливными силами и образует кольцо вокруг красной планеты.

Немного жаль, что мы не увидим Марс окольцованным. С другой стороны, будь Марс окружен кольцом, мы бы гадали о том, каков же был спутник, давший начало кольцу, и жалели бы, что не имеем возможности изучить его. Хотелось бы, тяжко вздохнув, сказать, что иногда нам приходится выбирать что-то одно, – но в данном случае, как и во многих других, Вселенная уже выбрала за нас.

Второму спутнику – Деймосу – не грозит печальная участь, поскольку он находится дальше (23 459 км от центра планеты), обращается медленнее вращения Марса и не тормозится ни приливными силами, ни атмосферой.

Как и Луна, Фобос всегда повернут к Марсу одной стороной. Его поверхность изрыта кратерами, сглаженными слоем реголита. Наиболее интересные образования на Фобосе – глубокие борозды (рис. 45), появившиеся как следствие образования огромного (10 км в поперечнике) кратера Стикни, расположенного на той стороне Фобоса, которая в нашу эпоху всегда обращена к Марсу. По-видимому, энергии удара небольшого астероида, выбившего этот кратер, совсем немного не хватило для того, чтобы Фобос раскололся на несколько меньших тел.

Рис. 45. Фобос. Кратер Стикни и борозды

Но довольно о Фобосе и Деймосе – речь об астероидах пойдет ниже. Перейдем теперь к спутникам «царя планет» – великолепного Юпитера.

Крупных спутников у него четыре: Ио, Европа, Ганимед, Каллисто. Они были открыты еще Галилеем, а имена им дал немецкий астроном Симон Мариус, безуспешно оспаривавший у Галилея приоритет их открытия [20] . Наблюдать их может каждый, кто наведет на Юпитер хотя бы бинокль. В телескоп галилеевы спутники видны как горошины. Из-за того что они обращаются вокруг Юпитера почти точно в экваториальной плоскости, а экватор Юпитера наклонен к эклиптике всего-то на 3°, периодически наблюдается явление прохождения галилеевых спутников по диску гигантской планеты. Разумеется, чаще всего это происходит с ближайшим из них – Ио. При большом увеличении прекрасно видно, как ползет по диску планеты горошина спутника, отбрасывая аккуратную круглую тень на облачные вихри Юпитера. Это зрелище стоит того, чтобы хоть раз его увидеть!

Три из четырех галилеевых спутников поистине замечательны. На Ио – бурный вулканизм, Ганимед – самый большой спутник планеты в Солнечной системе, а подо льдом Европы, вероятно, скрывается океан – не колыбель ли внеземной жизни? Лишь Каллисто, самый дальний от Юпитера галилеев спутник, выглядит какой-то Золушкой, хотя и это небесное тело по-своему интересно.

Ближе Ио к Юпитеру лежат лишь орбиты «внутренних» спутников: Метиды, Адрастеи, Амальтеи, Тебы. Это, как указывалось выше, сравнительно небольшие несферические тела, и они, очевидно, не испытывают вследствие своей малости таких мощных приливных воздействий со стороны Юпитера, как Ио (рис. 46 на цветной вклейке). Этот планетоид – уникум. Имея всего 3640 км в диаметре, то есть будучи лишь чуть больше (и чуточку массивнее) Луны, Ио «держит» свои недра в расплавленном состоянии. Впрочем, правильнее будет сказать, что за жидкофазное состояние недр Ио отвечает Юпитер: без его мощных приливных воздействий не наблюдалось бы ничего подобного. Ведь Ио находится близко к планете-гиганту, делая один оборот примерно за 42 ч. В итоге мощность выделяемого недрами Ио тепла составляет 2 Вт с каждого квадратного метра, что в 30 раз выше, чем на Земле. Неплохо для столь небольшого тела! Само собой, это тепло не может выделяться равномерно: все-таки поверхность любого космического тела мало похожа на чугунную сковородку. И действительно, поверхность Ио испещрена горячими точками и действующими вулканами, через которые избыток тепла и канализируется в космическое пространство. Только один пример: в 1979 году приборы «Вояджера-1» зафиксировали одновременное извержение как минимум шести вулканов на Ио.

Вулканы Ио своеобразны: они выбрасывают огромное количество серы (поэтому цвет Ио – желто-оранжевый). Сера – довольно распространенный элемент в Солнечной системе, сернистые соединения – типичные включения в метеоритах, да и у нас на Земле широко распространены сульфиды и сульфаты. Минералы пирит FeS2, галенит (свинцовый блеск) PbS, халькопирит CuFeS2, англезит PbS04 и ряд других не только весьма известны, но и имеют промышленное значение. Наконец, вулканы Земли выбрасывают немало сероводорода H2S, который реагирует в атмосфере с кислородом, образуя водяной пар и серу, откладывающуюся на стенках вулканических кратеров. Существуют и не связанные с вулканами месторождения серы. Короче говоря, сера – не диво дивное, а элемент, которого много. Но чтобы вулканы фонтанировали жидкой серой – такое можно увидеть только на Ио. Естественно, сера, легко загорающаяся в кислородной среде, не горит на Ио, поскольку количество кислорода в атмосфере этого спутника ничтожно мало. Поэтому выброшенная из вулканов сера накапливается на поверхности, причем некоторые районы меняют свой облик буквально на глазах наблюдателей.

Но атмосфера у Ио есть! При непрекращающемся вулканизме она просто неизбежна. Есть у Ио и собственное магнитное поле – следствие жидких недр, – и оно создает «пузырь» внутри мощной магнитосферы Юпитера. Интенсивность магнитного поля Юпитера в «пузыре» падает на 30 %. Верхняя часть атмосферы Ио является ионосферой. На фотографиях Ио, сделанных в 1998 году АМС «Галилео» в тени Юпитера, отчетливо видны полярные сияния, вызванные возбуждением атомов ионосферы высокоэнергичными космическими частицами, разогнанными мощным магнитным полем Юпитера.

Ионосфера Ио разделяет попавшие в нее положительные и отрицательные заряженные частицы, отбрасывая их в противоположные стороны. Электрический потенциал между ними не назовешь слабым: 400 кВ!

В конце 1995 года «Галилео», еще не выведенный на около-юпитерианскую орбиту, пролетел всего в 900 км от Ио и под влиянием гравитации этого спутника несколько изменил траекторию. По степени этого изменения можно судить о распределении масс внутри притягивающего объекта. Вычисления показали, что внутри Ио находится ядро из чистого и сернистого железа, причем радиус ядра составляет почти 900 км, а масса – от 20 до 27 % массы всего спутника. (Массовая доля железного ядра Луны значительно меньше.) Ядро окружено частично расплавленной, но и частично твердой каменистой породой, образующей сразу и мантию, и кору. Весьма оригинально: крупный спутник не имеет отдельной коры, словно какой-нибудь мелкий астероид! Слишком уж активны недра Ио, чтобы на поверхности могла сформироваться постоянная кора, – судя по всему, не успев толком сформироваться, она сразу вовлекается в очень активное конвективное движение и прекращает свое существование, погрузившись в глубины Ио.

Не правда ли, очень хорошо, что наша Земля бредет по орбите лишь в компании Луны, а не является близким спутником гигантской планеты?

Европа несколько меньше Ио (3138 км) и расположена дальше от Юпитера. Соответственно, приливные воздействия на нее не столь сильны, недра выделяют меньше тепла, а до Солнца далеко, и в результате вся поверхность этого спутника покрыта льдом (рис. 47 на цветной вклейке). Толщина льда, по разным оценкам, составляет от 3 до более чем 20 км. Светлая окраска Европы давно наводила ученых на мысль о ледяной коре, но лишь снимки, сделанные космическими аппаратами, полностью убедили скептиков: да, это лед, причем водяной лед. Но переданные «Галилео» детальные снимки все же озадачили: ледяная поверхность Европы оказалась испещрена великим множеством глубоких и протяженных замерзших трещин (рис. 48 на цветной вклейке), а многие участки выглядят как торосистый лед. Как могли образоваться такие формации? Приливные воздействия со стороны Юпитера на твердую поверхность спутника не могут быть столь велики, чтобы наблюдаемые трещины и торошение удалось объяснить только ими. По всей видимости, подо льдом Европы находится достаточно толстый слой жидкой воды – настоящий океан. Лишь приливные силы и (в гораздо меньшей степени) внутреннее тепло Европы, вызванное радиоактивным распадом некоторых элементов, не дают ему промерзнуть до дна. На примере нашей Земли мы прекрасно знаем, что приливы в гидросфере гораздо выше приливов в литосфере, и то же самое происходит на Европе. Приливы то и дело ломают и крошат слой льда, но вода, проникшая в трещины, очень быстро замерзает. Пожалуй, только так и можно объяснить все странности поверхности Европы.

Жидкий океан Европы, наличие которого сейчас по сути никем уже не оспаривается, сразу же взбудоражил энтузиастов, надеющихся найти внеземную жизнь если не на Марсе, то хоть где-нибудь. Спектральный анализ солнечного света, отраженного Европой, показал, что во льду Европы содержится немало органических веществ и солей, что также подогрело надежды. Было, однако, сразу ясно, что в условиях подледного океана Европы может существовать только простейшая жизнь, какие-нибудь анаэробные одноклеточные-прокариоты вроде бактерий-хемо-синтетиков. Сильно неравновесные условия среды, необходимые для развития жизни, там вроде бы есть: тепло поступает из глубин планеты, подводные вулканы (а они существуют почти наверняка) поставляют в океан целый комплекс разнообразных веществ. Правда, инсоляции под толстенным слоем льда нет никакой, а значит, нет и фотосинтетиков, но, может быть, гипотетические экосистемы Европы как-нибудь могут без них обойтись? Конечно, все это не более чем поверхностные теоретические измышления. Мы не знаем, существует ли в океане Европы жизнь, и похоже на то, что мы не узнаем этого по меньшей мере в течение нескольких ближайших десятилетий, поскольку отправить на поверхность Европы спускаемый аппарат – уже само по себе непростая задача, а уж пробиться сквозь слой льда к океану – задача куда более трудная, и неясно даже, как ее решить. Но здесь возникает любопытный философский вопрос: всякая ли жизнь, однажды возникнув, непременно станет со временем высокоорганизованной?