Пользовательского поиска


предыдущая главасодержаниеследующая глава

Космические автоматы совершают переворот

Читатель, наверное, уже обратил внимание! весь рассказ о семье Юпитера велся пока так, как будто люди с нею могут знакомиться, только не покидая Землю. Но ведь на самом-то деле человечество ужо простерло свою руку в сторону далеких окраин Солнечной системы, куда раньше достигал лишь его взор.

Посланцы Земли - автоматические межпланетные станции "Пионер-10" и "Пионер-11" впервые сблизились с Ганимедом - один в декабре 1973 г., а другой ровно год спустя. Сближение, конечно, было относительным: автоматы изучали спутник с расстояния около 750 000 км. Но ведь не с того же без малого миллиарда километров, что обычно отделяет Юпитер и егj "свиту" от астрономов нашей планеты,

В Университете штата Аризона Т. Герелс с сотрудниками заложил в электронную вычислительную машину материалы, присланные обоими "Пионерами" из окрестностей Ганимеда. ЭВМ подтвердила, что его поверхность испещрена кратерами метеоритного происхождения. Анализ орбиты, по которой "Пионер-11" пролетал вблизи Ганимеда, показал, что он обладает плотностью, сильно уступающей плотности вещества нашей планеты. Она составляет примерно 1,9 г/см3, а не около 7 г/см3, как предполагалось ранее. Значит, Ганимед состоит наполовину... из воды!

Очевидно, в разрезе этот спутник выглядит примерно так: в середине каменистое ядро, размером с нашу Луну, затем обширная водная мантия, а сверху она прикрыта ледяной корой толщиной от 500 до 600 км. На твердь ядра приходится около 50% массы всего спутника; оно "сделано" главным образом из силикатов и окислов различных металлов.

Мантия Ганимеда, хотя и застывшая, но неподвижной ее назвать никак нельзя. Тепло, вырабатываемое радиоактивными элементами в каменистом ядре, стремится выйти на поверхность и заставляет огромные глыбы льда медленно поворачиваться, отдавая тепло поверхностному слою, и снова погружаться в недра.

Судя по первым снимкам, сделанным "Пионером-10", лед и каменистые россыпи лежат на поверхности Ганимеда попеременно, участками протяженностью в сотни километров. Впрочем, дело не только в фотографиях. Вычисления тоже показывают, что, будь лед и камень размещены не участками, а вперемешку, тепловой контакт между ними выровнял бы температуру на всей поверхности Ганимеда всего за один его оборот вокруг Юпитера. На самом же деле температуры разных участков там довольно контрастны.

Лед на Ганимеде очень шероховат и неровен, покрыт толстым слоем инея, или измороси. Правда, крупных кратеров, несмотря на то, что падение метеоритов там явление нередкое, на Ганимеде быть не должно: лед - не камень, он куда пластичнее, и "раны", наносимые космическими пришельцами, должны затягиваться быстро.

В задание "Пионера-10" были включены измерения излучений в инфракрасном диапазоне, которые позволяют судить о погоде и климате на спутниках. Никаких особенностей он, впрочем, не обнаружил: на Ганимеде температура была, как и ожидали, около 145 °С ниже нуля, а на Каллисто -163°С. Через год было получено сообщение "Пионера-11": на Каллисто- минус 100°С. И это подтверждало измерения, сделанные ранее на РАТАНе.

Уточнены были и плотности спутников. Ио оказалась настолько плотной, что кажется даже и не прирожденным членом этой семьи. Снова зазвучали предположения, что Ио или сконденсировалась в той части протопланетного облака, которая уже тогда отличалась большей сгущенностью, или же что она вообще была некогда захвачена притяжением Юпитера, а до того была совсем самостоятельной планетой, вращавшейся вокруг Солнца где-то в районе Марса - ведь и плотности у них сходные. Может быть, все это и позволило Ио сохранить свою атмосферу, существование которой, кстати, также подтвердил "Пионер-10".

Другая луна - Европа - тоже оказалась слегка плотнее, чем думали, когда основывались лишь на измерениях с Земли. Кубический сантиметр ее материи имеет массу явно более тех трех граммов, которые называли раньше. Каллисто также "поправилась": вместо 1,3 ее плотность, как выяснилось, достигает 1,8 г/см3. А Ганимед, наоборот, "похудел": теперь стало ясно, что его средняя плотность составляет примерно 1,9 г/см3 или чуть-чуть больше. Не так уж существенно? Но поправка в массе составит около десятой доли нашей Луны!...

Еще с четверть века назад открыли, что Юпитер Скак и Солнце) - своего рода могучая радиостанция. Время от времени он начинает "вещать" в декаметровом радиодиапазоне с такой силой, которая была бы подстать передатчику с невиданной мощностью - что-нибудь около 100 миллионов ватт.

Затем радиоастрономы обнаружили загадочный факт: стоит Ио занять положение перед Юпитером, как мощность этого "передатчика" еще более возрастает. Объяснения не было, пока в самом конце 1973 г. "Пионер-10" ненадолго спрятался от людского взора "за спиной" Ио. Радиосигнал, посылаемый космическим аппаратом, изменялся в момент его захода за Ио и выхода из ее "радиотени", причем так, что это доказывало: у спутника есть ионосфера.

По ее воздействию на радиосигнал можно было даже определить температуру ионосферы. В дневной части она была около 400-500 К, а в ночной - примерно 150-200 К. Появилась также возможность судить и об атмосферном давлении на Ио. Оказалось, что оно не превышает Ю-4 -10 -5 гПа. На нашей планете такое давление наблюдается лишь на высоте в 200-300 км над уровнем моря...

Но ведь ионосфера - тот самый заряженный электричеством высокий слой воздуха, который у нас на Земле позволяет осуществлять дальнюю радиосвязь. Как это влияет на работу гигантской "радиостанции", именуемой Юпитером?

Задание разведать, как обстоит дело, дали "Пионеру-11". Расшифровав его донесения, ученые Калифорнийского университета пришли к выводу: силовые линии непомерного магнита, которым служит Юпитер, проходят как раз "сквозь" Ио. А сам этот спутник представляет собой что-то вроде реостата или скользящего контакта.

Когда Ио проходит по своей орбите через магнитное поле Юпитера, ионосфера спутника сортирует скопившиеся там заряды, совсем как Творец сортирует души смертных на Страшном суде: положительные оказываются по одну его сторону, а отрицательные - по другую. Так между ними образуется электрический потенциал, достигающий 400 киловольт.

Стоит Ио занять в небе Юпитера определенную позицию, как возникает мощный разряд, электрический ток в миллионы ампер устремляется по магнитносиловым линиям от спутника к планете. Ионосфера самого Юпитера отражает этот поток к Ио, а оттуда он мчится обратно, замыкая электрический контур. Тут, оказывается, и возникает та буря энергичных электронов, та вспышка в декаметровом диапазоне радиоволн, которая регистрируется нами, находящимися чуть ли не в миллиарде километров от "радиопередатчика".

То, что у Юпитера есть магнитное поле и ионосфера, означает, что на нем должны быть полярные сияния, и их обнаружил "Вояджер-1", причем не там, где в это время стояла ночь, а на дневной стороне Юпитера!

Когда же "Вояджер" миновал планету, его фотокамера засняла (теперь уже на ночной стороне) гигантскую дугу полярного сияния - она протянулась на 30 000 км, что у нас на Земле дело небывалое. Да и яркость ее намного превышала те сияния, что видят наши полярники. "Поджигателем" такого великолепного фейерверка служит, конечно же, Ио: сияния явно возникают там, где ее "баранка" ионизованной серы проектируется на атмосферу Юпитера, вдоль его магнитных линий.

Приборы, установленные на борту "Пионера-11", должны были проверить сделанное лет за пятнадцать до того, по наблюдениям покрытия Ганимедом одной из далеких звезд, предположение, согласно которому у этого спутника есть водородная атмосфера. Как ни странно, они решительно не обнаружили характерного для водорода ультрафиолетового свечения. Значит, газовая оболочка Ганимеда, если и существует, то очень разреженная, и водорода в ней, очевидно, нет.

А вот магнитными свойствами, и немалыми, этот спутник обладает. "Пионер-11" установил, что в собственных окрестностях Ганимед даже оказывает заметное влияние на магнитосферу самого Юпитера. Своим магнитным полем Ганимед "выметает" часть заряженных частиц, обычно удерживаемых магнитосферой великой планеты. Видимо, Ганимед - любимец владыки Олимпа - и здесь как-то ухитряется влиять на своего могучего покровителя, и в этом ему помогают Ио, Каллисто, Европа и даже маленькая Амальтея.

Аппараты "Вояджер" были запущены один в августе,. а другой - в сентябре 1977 г. Хотя они двигались куда быстрее, чем любой другой космический аппарат (орбиту Луны "Вояджеры" пересекали всего через 10 часов после запуска, а советские лунники и американские "Аполлоны", летя в несколько раз быстрее винтовочной пули, достигали ее за трое суток!), ученым пришлось на этот раз набраться терпения: в район Юпитера их посланцы добирались чуть ли не полтора года. В пути им пришлось преодолевать знаменитый пояс астероидов, лежащий между Марсом и Юпитером, но на Земле к этому теперь относились уже довольно спокойно: ведь разведчики "Пионеры" уже побывали там, и, судя по их донесениям, плотность частиц в поясе настолько мала, что столкновения можно было практически не опасаться.

Здесь надо сказать, что первый "Вояджер" был... вторым, а второй, как ни странно,- первым. Дело в том, что запущенный раньше аппарат шел по менее выгодной траектории и прибывал к месту назначения позже. А тот, что покинул Землю позже, идя по наиболее удобному пути, подошел к Юпитеру раньше и стал называться "Вояджером-1".

Чуть ли не за три месяца до того, как достигнуть точки своего наибольшего сближения с Юпитером, лежащей от него в 350 000 км, "Вояджеры" (рис. 8) начали его изучение. И в этом они достигли исторических результатов, которые заслуживают отдельного подробного рассказа. Мы же здесь ограничимся более узкой темой: не Юпитером, а лишь членами его семьи, знакомство с которыми тоже послужило немалым вкладом в науку.

Рис. 8. Космический аппарат 'Вояджер' (рисунок). Его масса - 808 кг, масса научных приборов 105 кг, диаметр антенны 3,7 м
Рис. 8. Космический аппарат 'Вояджер' (рисунок). Его масса - 808 кг, масса научных приборов 105 кг, диаметр антенны 3,7 м

5 марта 1979 г. "Вояджер-1" подошел к великой плапете и постепенно начал заходить за нее. Но прежде чем на время исчезнуть из поля зрения земного наблюдателя, он пролетел в 22 000 км прямо под южным полюсом Ио. Затем, пройдя между Ио и Юпитером, аппарат пересек их общие магнитно-силовые линии и собрал информацию об этой интригующей магнитологов электрической "пуповине", соединяющей планету с ее спутником.

За следующие сутки "Вояджер-1" посетил Европу, Ганимед и Каллисто, пройдя, соответственно, в 750, 130 и 130 тысячах км от каждого из них. Все это - уже на пути из "дома" Юпитера, а наибольшее сближение с Амальтеей - 440 000 км от нее - состоялось незадолго до этого, еще на пути к системе великой планеты.

Природа не очень-то охотно расстается со своими тайнами. Так и на этот раз, исследованию спутников Юпитера совершенно неожиданно помешала... погода на Земле. Как раз в этот период, когда "Вояджер-1" мог наблюдаться только станцией слежения, расположенной в Австралии, вблизи Канберры, там разразилась сильнейшая гроза. В течение трех часов она не давала информации, пролетевшей чуть ли не миллиард километров, преодолеть последний десяток километров земной атмосферы и быть принятой антеннами станции. В результате потеряна часть ценных данных.

Особенно интересными из них должны были быть материалы, связанные с ультрафиолетовым излучением натрия, образующего облака над Ио.

9 июля 1979 г. в 716000 км от центра Юпитера проследовал "Вояджер-2" (рис. 9). Его приборы приступили к познанию юпитеровой системы, как уже говорилось, почти за три месяца до этого момента, и можно считать, что вместе с "Вояджером-1" они держали этот загадочный мир под своим пристальным взглядом в течение восьми месяцев подряд.

Рис. 9. Космический аппарат 'Вояджер-2' посещает семью Юпитера. 8-9 июля 1979 г. межпланетная станция прошла всего в 215 тыс. км от Каллисто, 62 тыс. км от Ганимеда, 206 тыс. км от Европы, 558 тыс. км от Амальтеи и 1 млн. 130 тыс. км от Ио. В результате на Землю поступили тысячи четких фотографий планеты, ее внутренних спутников и кольца. На схеме заштрихованы области, где тень Юпитера закрывает от 'Вояджера' Солнце (2) и Землю (2). Штрихи на траектории 'Вояджера' нанесены через каждые 2 ч его полета
Рис. 9. Космический аппарат 'Вояджер-2' посещает семью Юпитера. 8-9 июля 1979 г. межпланетная станция прошла всего в 215 тыс. км от Каллисто, 62 тыс. км от Ганимеда, 206 тыс. км от Европы, 558 тыс. км от Амальтеи и 1 млн. 130 тыс. км от Ио. В результате на Землю поступили тысячи четких фотографий планеты, ее внутренних спутников и кольца. На схеме заштрихованы области, где тень Юпитера закрывает от 'Вояджера' Солнце (2) и Землю (2). Штрихи на траектории 'Вояджера' нанесены через каждые 2 ч его полета

Второй аппарат прошел ближе всего от Ганимеда (62 000 км), затем -от Европы (206 000 км), Каллисто (215000 км) и Амальтеи (558 000 км). "Вояджер-2" в два с половиной раза ближе подступил к Ганимеду и почти в четыре раза - к Европе, чем его предшественник.

Но не только в расстоянии дело, а и во времени: важно, как его расходовать. Период, за который радиосигнал с Земли достигает окрестностей Юпитера, составляет более получаса. Поэтому команду, поданную людьми, в реальное время бортовая аппаратура практически выполнить не могла бы. В связи с этим большая часть научного задания "Вояджеров" была заранее запрограммирована.

Вот для примера лишь один час с небольшим из распорядка дня на 4 марта 1979 г.: "...13 мин фотографировать Большое Красное пятно Юпитера; 12 мин фотометрических измерений темного пространства вблизи планеты (цель - проверка гипотезы о существовании там пылевого кольца), 3 мин радиоастрономических наблюдений плазменной волны Юпитера в полосе частот 40 мГц - 1,2 кГц (цель - выяснить ход электромагнитного взаимодействия между планетой и Ио). На проходе в 20 000 км "под" южным полюсом Ио пересечь насыщенную заряженными частицами "трубку", которая соединяет спутник с планетой. Затем за 22 мин сделать 14 фотографий Ио. (Интересно заметить, что этому спутнику уделялось такое внимание, что даже в момент наибольшего сближения с планетой основной целью измерений являлась не она сама, а Ио.) В дальнейшие 9 мин - шесть снимков Европы с расстояния 1783 000 км. (На следующие сутки - с почти вдвое меньшего расстояния.) И, наконец, еще за три мин - три фотоснимка Амальтеи с целью поиска следов атмосферы".

Все перечисленное, охватывающее 1 ч 11 мин, занимало в программе "Вояджера-1", представляющей собой целую книгу, лишь несколько строчек. Можно себе представить напряжение, с которым должны были действовать приборы на борту и люди на далекой Земле, чтобы все такие минуты и секунды не пропали даром!

Вот эти-то минуты и принесли с собой подлинный переворот в наших знаниях о галилеевых спутниках Юпитера. Если даже судить только с количественной, а не качественной точки зрения, за какое-нибудь полугодие человечество узнало об этих небесных телах больше, чем за все три с половиной века, истекших со дня их открытия.

Что же поведали нам два космических "Путника", прошедших ради познания истины титаническое расстояние в миллиард километров?

Еще пользуясь методами наземной астрономии, по наблюдению излучений в инфракрасном диапазоне ученые узнали о том, что на орбите Ио находится ионизованная сера. Теперь же ультрафиолетовый спектрометр, прибывший в эти края на борту "Вояджера-1", получил спектр, указывающий на такие высокие температуры, при которых сера должна быть не однажды, а дважды ионизована, да и количество ее в десятки раз превышает ранее предполагавшееся количество*).

*(Позже оказалось даже: сера там ионизована трижды, что бывает в природе не часто и говорит об очень больших энергиях, замешанных в этом процессе.)

С особым вниманием "Вояджер" изучал поверхность Ио. Наземные данные говорили о ее желтоватой окраске, которая ближе к полюсам приобретает красный оттенок. Но среди желтовато-красных полей, характерных для эвапоритов, "Вояджер" заметил еще и отдельные белые пятна, а кое-где и углубления, "залитые" чем-то угольно-черным. Что бы это могло быть? Пока это было неизвестно.

Рельеф местности на Ио скучноватый - главным образом, гладкая равнина. Но встречаются и холмы, а один кольцеобразный объект достигает в поперечнике ни много, ни мало полутора тысяч километров (рис. 10), Что это за "стадион" - тоже остается загадкой.

Рис. 10. Ио, сфотографированная 'Вояджером-1' 4 марта 1979 г. с расстояния всего в 380 тыс. км. Различимы детали поперечником 8 км. Правее и ниже центра - кольцеобразный район, из которого вытекают заметные на снимке потоки лавы. В левой верхней части диска темная 'подкова', по-видимому, лавовое озеро
Рис. 10. Ио, сфотографированная 'Вояджером-1' 4 марта 1979 г. с расстояния всего в 380 тыс. км. Различимы детали поперечником 8 км. Правее и ниже центра - кольцеобразный район, из которого вытекают заметные на снимке потоки лавы. В левой верхней части диска темная 'подкова', по-видимому, лавовое озеро

Те, кто изучал Марс, знают, что на нем встречаются так называемые области обрушения. Их обычно объясняют тем, что весной на Красной планете происходит быстрое таяние распространенной там вечной мерзлоты, а за ним следует обширная, хотя и неглубокая просадка почвы. "Вояджер" впервые обнаружил что-то аналогичное и на Ио.

А вот кратеров на Ио, как будто, очень мало. Космогеолог Л. Содерблом сопоставил кратерные характеристики Ио и Луны, их возраст и частоту встречаемости и решил: нынешняя поверхность Ио еще очень молода, ее возраст, вероятно, не достигает и 10 миллионов лет. Почему? Сперва высказывались догадки на выбор: активная миграция солей, внутренние геодинамические ("иодинамические" - еще непривычно) процессы или бомбардировка заряженными частицами из магнитного поля Юпитера могли бы "омолаживать" поверхность Ио. Что открылось потом, мы расскажем немного ниже.

Важное место в программе "Вояджера-1" занимала и Европа. Беловато-оранжевая окраска и большая отражающая способность и раньше говорили, что немалая часть ее поверхности покрыта ледяной "глазурью". "Вояджер" добавил: этот лед, очевидно, заполнил собою все кратеры, иначе чем объяснишь, что их на Европе вовсе нет. Приборы космического аппарата обнаружили также гигантские вытянутые объекты, причем некоторые из них достигают сотни километров в ширину и нескольких тысяч километров в длину. Тут же разгорелся спор: одни считают, что это подобие каньонов, недавно открытых на Марсе, а другие утверждают, что они для этого слишком мелки и представляют собой нечто лежащее на поверхности. Но что?

Не ответив на этот вопрос, "Вояджер" направился к Ганимеду. В повестку дня стала проблема кратеров. Их на этом спутнике оказалось даже больше, чем в лунных морях, где, правда, многие кратеры частично залиты базальтовыми потоками. Однако ганимедовские кратеры, в отличие от тех, что обычны на лунных нагорьях, друг от друга несколько отстоят, не касаясь внешними обводами один другого. Куда деваются "промежуточные" кратеры? Если они стираются эрозией, то все равно должны были бы наблюдаться следы крупных кратеров, находящихся в различных стадиях разрушения. А их нет как нет.

Попытку разрешить загадку сделал сотрудник Брауновского университета (США) М. Дж. Синтала. Он давно уже занимался анализом процессов, происходящих при падении метеоритов на поверхности различных тел, сложенных разными породами. Вот, например, на Луне с ее каменистой оболочкой удар небесного тела вызывает отдачу, упругое восстановление поверхности и выброс наверх материала из глубины. Так и образуется столь характерный для Луны "цирк" с небольшой, но крутой горкой в самом его центре.

Более же слабая, чем камень, порода, например, лед, ведет себя иначе. При ударе хрупкий лед разлетается во все стороны, оставляя в месте падения не горку, а наоборот, глубокую впадину.

Выступив в 1979 г. на X конференции по наукам о Луне и планетах в Хьюстоне (Техас), Синтала показал аудитории снимки Ганимеда и Каллисто, сделанные "Вояджером-1", и все убедились: в центре кратера там не горка, а углубление. Пожалуй, и вправду, эти небесные тела покрыты ни чем иным, как лед,- согласилось большинство.

И еще одна новость о Ганимеде. "Вояджер-1" открыл на нем множество вытянутых линейных образований, очень уж напоминающих те поперечные разломы коры, что встречаются у нас на Земле в районах активных горообразовательных процессов. Некоторые из них указывают, что поверхность Ганимеда испытывала перемещения на протяжении сотен километров. С уверенностью говорить рано, но если это подтвердится, то Ганимед должен стать первым небесным телом, где открыто нечто схожее с земной тектоникой и рождением горных хребтов.

А может быть не только горообразование роднит Ганимед с Землей? Светлые полосы борозд на нем подозрительно напоминают ледники в полярных областях нашей планеты с их столь характерными трещинами. Ведь и на куполе Антарктиды, там, где ложе ледника переходит от пологого места к крутому, около ледопада, лед начинает растрескиваться. Может быть, нечто подобное происходит и на богатом льдами Ганимеде?

Подлинная пора оживления для любителей кратеров пришла вместе со снимками Каллисто, присланными "Вояджером-1". Количество "цирков" здесь оказалось раз в десять больше, чем на Ганимеде. Один такой бассейнообразный объект имеет поперечник больше полутора тысяч километров. Можно только поражаться тому, каким должен был быть тот катаклизм, что некогда породил кратер столь гигантских размеров.

Это "окольцованное" образование напоминает Море Восточное на Луне, но только куда более крупное. Десять окружающих его уступами колец состоят из асимметричных гряд, крутой склон которых обращен к центру впадины. Если считать и их, то общий диаметр этого невиданного "стадиона" - что-то около 3000 км! Вдобавок на Каллисто обнаружили и еще одно подобное углубление с концентрическими грядами вокруг, но поменьше: его диаметр "всего лишь" 1000 км. Стоит задуматься над масштабами космических катастроф, которые оставили на этом спутнике такие гигантские шрамы (рис. 11).

Рис. 11. Кратеры усеивают поверхность Каллисто. На снимке, сделанном 'Вояджером-1' с расстояния 350 тыс. км, видна тысячекилометровая кольцеобразная 'рябь' вокруг одного из кратеров
Рис. 11. Кратеры усеивают поверхность Каллисто. На снимке, сделанном 'Вояджером-1' с расстояния 350 тыс. км, видна тысячекилометровая кольцеобразная 'рябь' вокруг одного из кратеров

Зато разломов в коре Каллисто, очевидно, нет. И, вообще, судя по очень гладкому краю изображения Каллисто на фотографиях, больших гор на ней быть не должно и весь рельеф, скорее, носит равнинный характер, пересеченный лишь кратерами, сквозь которые проглядывает глубинный лед. Многие из этих кратеров окольцованы ступенчатыми уступами, как будто кто-то бросил гигантский камень в пруд и огромные волны внезапно застыли.

А вот фотография Амальтеи - единственного из негалилеевых спутников Юпитера, посещенных "Вояджером-1", который, правда, прошел несколько в стороне от него. Все-таки, снимки были отличными, и на них можно заметить: тело Амальтеи, оказывается, вытянуто так, что одна ее ось почти вдвое длиннее другой. Это открытие поставило Амальтею на первое место по продолговатости среди всех спутников в нашей Солнечной системе. Известно лишь два астероида, тела которых вытянуты еще сильнее, чем у нее. Возможно, это подтверждает астероидное происхождение и Амальтеи: такая маленькая планетка могла в отдаленном прошлом оказаться захваченной тяготением могучего Юпитера и потерять "независимость". Однако чтобы делать уверенные выводы об этом, одних сведений о строении фигуры небесного тела маловато.

"Вояджер-2" заново исследовал галилеевы спутники (более подробно Европу, Ганимед и Каллисто и совсем мало Ио).

Специалисты всегда жаждут вновь увидеть "первозданную" поверхность какого-либо небесного тела. Она должна быть свидетелем той мощной, безжалостной бомбардировки, которой подвергалось всё в нашей Солнечной системе на заре ее существования. Несколько таких "заповедников" есть на Луне, немного - на Меркурии, Фобос сам представляет собой такой "заповедник", но куда большая часть поверхности любой планеты покрыта молодыми образованиями - где лавовыми потоками, где внутренними породами, вывернутыми наружу под влиянием эрозии или тектонических воздействий.

И вот оказалось, что Каллисто выглядит так, как будто с ней ничего не происходило с тех пор, как она народилась на свет в результате аккреции - "слипания" отдельных кусков первичной материи в ходе "строительства" Солнечной системы. Изображения, присланные "Вояджером-2", говорят, что Каллисто, вероятно, чемпионка всей нашей системы по количеству кратеров, которые покрывают буквально всю ее поверхность, не оставляя места ни для чего, подобного широко раскинувшимся лунным морям или межкратерным равнинам.

Замечены два крупных (тысячи в полторы километров диаметром) "бычьих глаза" - района, где посреди концентрических кругов "крепостного вала" число кратеров несколько убывает, а в остальном - кратер на кратере, ни площадочки ровной. Для специалиста - подлинный музей, экспозиция того, как выглядело небесное тело примерно четыре миллиарда лет назад.

Но вот что прибавляет странности этому зачарованному миру, так это почти полное отсутствие у кратеров Каллисто скалистых стен, обычно окружающих всякий такой цирк на Луне. Нет здесь также столь типичных центральных горок, повсеместно украшающих лунные кратеры. Все это говорит в пользу гипотезы: Каллисто представляет собой ком льда.

И еще одна загадка: хотя все эти кратеры очень похожи друг на друга, поверхность Каллисто все же не однообразная. Когда снимки подвергали обработке то в том, то в другом, свете, становились заметными крупномасштабные отличия одной местности от другой. Что их вызывает, может быть, расскажут инфракрасные снимки, анализ которых - дело длительное. Если и они не дадут ничего нового, то придется ждать, когда на орбиту вокруг Юпитера выйдут космические аппараты следующего поколения.

Вдвое ближе, чем первый его собрат, подойдя к Ганимеду, "Вояджер-2" смог фотографировать этот спутник чуть ли не с полусотни тысяч километров. Еще до его подлета ученых заинтересовали прямо-таки классические разломы коры, нередко "пучком" тянущиеся на Ганимеде параллельно друг другу в областях, достигающих 100 км в ширину.

Местами эти "пучки" разломов смещены в сторону, сдвинуты вбок опять-таки "заимствованными из учебника по геологии" поперечными разломами. Все это удивительно напоминает нашу земную тектонику, и сторонники гипотезы дрейфа континентов уже готовы видеть здесь космические доказательства движения плит, линейных, вращательных и других столь привычных им смещений коры. Спор, столь увлекающий в последнее десятилетие геофизиков и геотектонистов, таким образом, вышел за пределы Земли и стал предметом молодой науки - сравнительной планетологии...

При изучении фотографий в глаза исследователей бросилась существенная разница между Ганимедом и Каллисто. Казалось бы, по размеру они принадлежат к одному и тому же классу очень крупных спутников, по орбитам они соседи, плотности материи отличаются не слишком сильно. Однако поверхность Каллисто почти сплошь усеяна ударными кратерами, как будто она побывала под бомбежкой, а на Ганимеде их очень мало, зато там чрезвычайно много разломов коры, возникающих при тектонической активности.

Объяснить различие поверхностей двух спутников взялись сотрудники Эймссовского исследовательского центра П. Кассен и Р. Т. Рейнолдс. Они считают, что основная причина этого заключается все же в значительном несовпадении размеров: разница между диаметрами спутников составляет не менее трехсот с лишним километров (а может быть и около четырехсот), да и различие в плотности сказывается; каждый кубический сантиметр тела Ганимеда имеет массу на одну-две десятые грамма больше, чем у Каллисто. Вроде бы, не так уж много. Однако благодаря этой разности Ганимед, очевидно, обладает ядром, масса которого вдвое больше массы ядра Каллисто.

Многие специалисты полагают, что большинство кратеров, наблюдаемых на поверхности нашей Луны, Меркурия и Ганимеда, возникло, когда Солнечная система еще была совсем молодой,- возможно, в первые полмиллиарда лет ее существования. Как раз тогда было много больше метеоритных тел, чем нынче, и столкновение с ними было делом нередким.

Кассен и его коллеги подсчитали все запасы тепловой энергии, какие могли быть в сокровищнице Каллисто, и убедились: она их израсходовала прежде, чем завершилась эпоха интенсивной метеоритной бомбардировки. Значит, сил, способных тектоническими движениями поверхности "зарубцевать" следы метеоритных ранений, у Каллисто вскоре уже не было. Поэтому оспины и шрамы кратеров видны на ней и сегодня.

А Ганимед был искони богаче источниками тепла. Здесь и скопление радиоактивных элементов, и силы тяготения, связанные с образованием массивного ядра, так что тектоническим процессам было откуда черпать энергию, перерабатывая поверхность, затягивая рубцы и рытвины, наносимые падением метеоритов. Даже и сегодня, когда эра "бомбежки" давно завершена, тектонические разломы все еще различимы на поверхности Ганимеда.

Впрочем, "Вояджер-2" открыл на Ганимеде... участок Каллисто. Действительно, один его крупный кольцеобразный район, ограниченный со всех сторон разломами, сплошь испещрен кратерами так, что и Каллисто могла бы позавидовать. Почему только один? И этот вопрос пока еще остается нерешенным. Правда, есть у этой местности и свое отличие от соседнего спутника. Когда группа сотрудников Управления геологической съемки США, возглавляемая Г. Мазурским, обработала фотографии, то установила, что возраст соседствующих пород здесь странно разнообразен и совсем не напоминает желанную первичную и не затронутую временем поверхность. Некоторые испещренные кратерами участки, как кажется, перекрывают собою многократно окольцованные древние бассейны, возникшие некогда под влиянием могучих сил. Один довольно гладко выровненный бассейн напомнил ученым Меркурий или марсианские нагорья. Словом, Ганимед оказался куда сложнее, чем это можно было предполагать по сообщениям первого "Вояджера".

Европа по своей топографии оказалась менее разнообразной. Но и она подбросила ученым загадок. Кратеров здесь немного, зато изумление вызывает сложный клубок прямых и изогнутых линий, выглядящих темными на светлом теле спутника. Светлый фон - это, очевидно, лед. А вот темные, тянущиеся на сотни и тысячи километров "штрихи"? Прямо-таки излюбленные фантастами марсианские каналы.

На Ганимеде тоже есть борозды, но здесь, на Европе, большинство темных полос, действительно, так мелки, неглубоки, что один из тех, кто участвовал в анализе изображений, сравнил их со штрихами, нанесенными фломастером. Даже ярые сторонники дрейфа континентов здесь соглашаются: очевидно, в отличие от ганимедовских, они возникали не в результате давлений, существующих в коре, плиты которой могут, по их мнению, двигаться одна относительно другой. Взамен выдвинуто предположение: первоначально здесь были простые расщелины, которые постепенно под влиянием эрозии все расширялись и расширялись, пока их ширина не достигла своих нынешних масштабов - кое-где десятков километров. В то же время расщелины засыпались обломками.

Таким образом, Европа оказалась на удивление "гладкой". На ее фотографиях, как ни странно, терминатор - линия, отделяющая дневную, освещенную Солнцем, сторону от темной ночной,- идет очень прямо. А будь Европа гористой, терминатор, разумеется, был бы зазубренным: вершины и ущелья должны быть тогда различимыми. Ландшафт Европы выглядит настолько непересеченным, что один исследователь даже назвал ее биллиардным шаром, запущенным в космос.

Впрочем, другой ученый, на которого произвела впечатление сеть трещин, сравнил Европу с ..."кокнутым" яйцом. Еще при инфракрасной съемке с Земли установили, что поверхность этого спутника в основном водная. "Вояджер-2" внес уточнение: ледяная. Если предположить, что ядро Европы каменное (как, например, у Ио), то слой поверхностного льда может достигать в толщину 100 км. Не исключено, что этот слой не сплошной. Иные трещины в ледяном покрове достигают в длину одной трети окружности Европы; лежащая под коркой ледяная каша может постоянно выдавливаться наверх, обновляя поверхность.

Но откуда же взялись первичные трещины? Вся местность расчерчена их штрихами всех размеров так, что напоминает паковые льды на замерзшей поверхности моря. И кое-кто из специалистов усматривает в этом не внешнюю аналогию, а сходство по существу.

Ледовитый океан в космосе? Ну, не совсем: во всяком случае, без жидкой воды. Может быть, кора Европы и вправду покрыта льдом, а из глубин там, где в каменистой оболочке проходят трещины, на поверхность проникает тепло недр. Приливные силы при движении Европы по орбите, в борьбе с притяжением могучих соседей, должны ведь приводить к выделению тепла - вот лед и растрескивается.

Фотографии "Вояджера-2" позволили установить, что хотя топография этого спутника действительно "плоская", все же и там есть свои черты пересеченности. Может быть, в различных местностях свои источники тепла (не то также приливного происхождения, не то - радиоактивные распадающиеся элементы) создают впадины и выпуклости в ледяном покрове. Кое-где в нем остаются крупные ямы и провалы, которые, казалось бы, должны были затянуться льдом, но почему-то это не произошло, словно что-то попридержало его поток от попыток залить собой углубление.

Наконец (как будто мало загадок уже загадано!) есть на Европе и некие "антиподы" тем "фломастерным" плоским темным штрихам. Это, наоборот, светлые выпуклые линии, которые, очевидно, приподняты над окружающей местностью на десяток-другой метров. По одной из гипотез здесь, вероятно, расположен относительно чистый, незагрязненный каменными обломками лед. Его плотность поменьше, поэтому он и вздымается несколько выше над окрестными равнинами.

И еще одно "европейское" чудо. Научный консультант НАСА Р. Хогленд высказал предположение, что на этом спутнике может существовать... жизнь. Раз, судя по снимкам "Вояджера-2", под сплошным толстым ледовым покровом не исключен океан, то вспомним, что он, как любят говорить палеобиологи,- "непременное условие возникновения жизни в известных для нас формах". А раз условия есть, то очень вероятно и их использование - в природе так случается: что возможно, то и сбывается. Океан породил жизнь на Земле, мог он стать ее колыбелью и на Европе!

Впрочем, почему только на Европе? В самом деле, если правы американские астрономы Дж. Льюис и Г. Консолманьо, предполагающие, что водяная оболочка у галилеевых спутников существует уже не менее трех миллиардов лет, то этого времени вполне достаточно для развития органической жизни, как это случилось у нас на Земле.

Ледяной щит может прикрывать нежные живые клетки от губительного воздействия космических лучей и жесткой радиации. Температура и давление в таких подледных океанах с их глубинами, достигающими тысячи (!) километров, конечно, создают не райские условия. Однако подсчитаем, и окажется, что в верхних слоях воды давление близко к 1000 атм, что не так уж отличается от давления в Марианской впадине в Тихом океане, где жизнь, как установлено недавно, существует. А температура, начиная с подошвы ледяной мантии с глубиной растет от нуля до Примерно + 80 °С, проходя через зону с вполне комфортными по земным меркам условиями.

Советские исследователи Л. О. Колоколова и А. Ф. Стеклов (Главная астрономическая обсерватория АН УССР) так и считают, что "...внутри Европы, Ганимеда и Каллисто... вовсе неплохие условия для появления жизни". Исходные химические соединения, по их мнению, могли образоваться в протопланетной туманности, а химическим реакциям, приводящим к синтезу органических соединений, помогала тектоническая активность и распад радиоактивных элементов, которые, несомненно, есть на спутниках.

Пока что все это - чисто умозрительные выводы, но кто знает...

Читатель, несомненно, заметил, как много предположений рассеяно на предыдущих страницах. Конечно, это следствие новых вопросов, неизбежно возникающих перед человечеством, стоит ему копнуть чуть глубже там, где оно, в своей гордыне, считало все уже открытым. Таков уж неизбежный путь познания бездонной истины.

...Бывают же в науке "бумеранги"! Открыли что-то, потом "закрыли", отбросили гипотезу, а она, упрямая, возвращается, подкрепленная новым экспериментом, по-другому поставленным наблюдением, свежим взглядом другого специалиста, вооруженного иной техникой.

Счетчики метеоритов, установленные на борту "Пионера-10", сообщили: "Юпитер имеет кольцо, подобное сатурнову, только из более мелких тел". В ученом мире поднялось возбуждение. Научные сотрудники Университета штата Вирджиния в Шарлоттсвиле Ф. Сингер и Дж. Стенли провели тщательнейшие вычисления. Их вывод был: тревога ложная. Частицы, зарегистрированные при подлете "Пионера-10" к Юпитеру, очевидно, не его спутники - они вращаются хотя и вблизи, но не вокруг этой планеты, а вокруг Солнца.

Ученые пришли тогда к выводу, что концентрация этих частиц вблизи орбиты Юпитера и их спектральная характеристика приблизительно те же, что и у космической пыли, встречающейся в окрестностях Земли.

Итак, кажется, ясно, что великий Юпитер лишен прекрасного кольцеобразного украшения, подобного тому, которым может гордиться его сосед Сатурн? И все-таки, оказалось, что и в этом "владыка Олимпа" никому не уступает.

Обнаружилось это так. "Вояджер-1" пролетал внутри орбиты Амальтеи, когда его камеры приступили к съемке темной области вблизи планеты, чтобы поискать еще неоткрытые спутники. Однако вместо них на трех фотографиях была хорошо различима загадочная полоса. Группа сотрудников Аризонского университета, возглавляемая Б. Смитом, установила: да, это, несомненно, скопление мелких частиц, роем окружающих Юпитер в плоскости его экватора. На сделанной с ребра фотографии кольцо оказалось очень сплющенным - его толщина составляет около 30 км. Ширина же кольца уже более поделать гигантской планете: она составляет примерно 8700 км. Внешний край его удален от поверхности Юпитера очень далеко - на 57 000 км, а внутренний, очевидно, подходит к ней сравнительно близко, но как именно, пока еще судить было трудно*). Этот "хоровод" делает полный оборот вокруг планеты за 7 часов.

*(За поверхность этой газообразной планеты принимают верхнюю границу ее облачного покрова.)

Но из чего же кольцо состоит? Скорее всего, из обломков скальных пород и льда. Видимо, частицы, составляющие украшение величайшей из планет, хотя и очень многочисленны, но совсем невелики. Некоторые специалисты считают, что поперечники частиц не превышают десятков-сотен метров.

Однако многие теоретики не согласны. Если кольцо состоит из подобной "мелочи", то оно должно быть нестойким. А каковы же динамические предпосылки, позволяющие такому эфемерному образованию существовать длительное время? Ведь не возникло же оно специально, к моменту прибытия "Вояджера-1".

Пришлось ученым снова "поднять" комплект данных, собранных в 1973 и 1974 гг. "Пионерами-10 и 11", Была обнаружена информация о зафиксированных тогда микрометеорах. Не прячется ли в ней ответ на загадку колец?... Так или иначе, но от самого факта но уйти: украшение, казавшееся когда-то привилегией одного Сатурна, а потом еще и Урана (о чем будет рассказано в соответствующей главе), имеется и у Юпитера.

Как это нередко бывает, дополнительные доказательства открытия, как будто ожидавшие удобного случая, тут же посыпались с разных сторон. Наземные наблюдения, казавшиеся раньше в этом случае бесполезными, все же осилили огромное пространство: кольцо Юпитера по его излучению в инфракрасной части спектра на частоте 2,2 микрометра обнаружили астрономы Э. Э. Беклин и С. Дж. Уинн-Уилъямс из Гавайской обсерватории. Они установили, что светимость кольца Юпитера примерно на 11 звездных величин уступает светимости кольца Сатурна, наблюдавшегося в этой же части спектра, так что заметить юпитерово украшение с Земли - задача нелегкая... Но возможная.

Казалось бы, неожиданная сенсация? Да не совсем. Во всяком случае, для того ученого, который внимательно следит за работами коллег во всем мире, это открытие, пусть сенсационное, полной неожиданностью быть не должно.

Дело вот в чем. Еще в I960 т. в "Известиях АН Армянской ССР" была опубликована статья известного советского специалиста по кометам, профессора Киевского университета С. К. Всехсвятского. В ней он писал: "Существование активных процессов - выбросов в системе Юпитера... дает все основания предполагать, что вокруг Юпитера также движутся кометнометеоритные массы в виде кольца, аналогичного кольцу Сатурна".

И затем С. К. Всехсвятский приводит четкие свидетельства, спрятанные, по его мнению, в результатах самых обычных наблюдений - наземных, а не выполненных с борта космического аппарата. Наблюдение комет - вот что подсказало нашему ученому утверждение, казавшееся тогда, на заре космической эры, еретическим. Ведь плотность кольца и его толщина настолько малы, что и сегодня в наземные телескопы разглядеть его почти невозможно. Поэтому можно понять астрономов у нас и за рубежом, которые отказались тогда поддержать столь смелую гипотезу.

Однако научного упорства С. К. Всехсвятскому не занимать. Он аргументировано повторял свое мнение снова и снова в сборниках "Проблемы современной космогонии", вышедших в 1969 и 1972 гг., причем это издание было переведено на французский и немецкий языки. Но ученый мир был по-прежнему несогласен.

В 1976 г. космофизики М. Акунья и Н. Несс из Годдардовского центра космических полетов НАСА (Гринбелт, штат Мэриленд) анализировали информацию, полученную от "Пионера-11", и заметили какие-то странные отклонения в межпланетном магнитном поле в окрестностях Юпитера.

Так как отклонения были зафиксированы, когда "Пионер-11" проходил всего в 43 000 км над верхушками юпитерианских облаков, то есть совсем близко к планете, где "возмутителей магнитного спокойствия", казалось бы, не существовало, это требовало особого объяснения. Акунья и Несс предложили на выбор несколько и среди них такое: примерно в 59 000 км от Юпитера проходит еще не обнаруженное разреженное кольцо, которое и влияет на магнитное поле планеты. Между прочим, и малая плотность потом подтвердилась, и расстояние оказалось названным довольно точно, Но в то время ученый мир проявил скептицизм. Так всё и "замерзло", пока об этом же во весь голос не заявили снимки, присланные "Вояджером-1".

Если считать двухмиллионнокилометровое расстояние окрестностями Юпитера, то "Вояджер-1" провел в них около двух с половиной суток. Продвигаясь со скоростью от 15 до 35 км в секунду, он сделал здесь около 15 тысяч фотоснимков самой планеты и членов ее "семьи".

По признанию одного из тех ста специалистов, что собрались в калифорнийском городке Пасадене, чтобы рассмотреть первые результаты обработки данных, они были бы больше всего удивлены, если бы в этих данных не было ничего удивительного, и он был прав.

На экране вспыхивает слайд. Так... Изображение скопления Ясли... Выдержка - 11 минут... "Вояджер" в это время как раз пересекал плоскость юпитерова экватора. Фотография уже прошла обработку на компьютере, теперь ее "растягивают", чтобы сделать различимыми более мелкие детали... А это что? Слабый светящийся след... Вот здесь, непосредственно над центром снимка и правее него... Кольцо?.. Так было подтверждено, на этот раз без всяких сомнений, наличие у Юпитера кольца (рис. 12).

Рис. 12. 'Вояджеру-1' удалось сделать первый в истории снимок кольца Юпитера, шесть раз экспонировав в течение 11 мин один и тот же кадр. В результате изображение тускло светящегося кольца было зафиксировано как широкая светлая полоса, наискось пересекающая центр снимка. Зигзагообразные линии оставлены находящимися на заднем плане звездами вследствие движения космического аппарата. В момент съемки внешний край кольца был в 1 млн. 212 тыс. км от 'Вояджера'
Рис. 12. 'Вояджеру-1' удалось сделать первый в истории снимок кольца Юпитера, шесть раз экспонировав в течение 11 мин один и тот же кадр. В результате изображение тускло светящегося кольца было зафиксировано как широкая светлая полоса, наискось пересекающая центр снимка. Зигзагообразные линии оставлены находящимися на заднем плане звездами вследствие движения космического аппарата. В момент съемки внешний край кольца был в 1 млн. 212 тыс. км от 'Вояджера'

Открытию помогло то, что космический аппарат в полете покачивался, и это позволило избавиться от фальшивых бликов, "фотопризраков", неизбежных при такой съемке. Кроме того, удача была и запланирована: аризонские астрономы за несколько лет до того ввели в программу фотографирование этих окрестностей Юпитера - не ради кольца, о котором, несмотря на предсказания "пророков", не помышляли, а просто для полноты картины... Кстати, не так уж ясно, что именно считать моментом открытия - компетентное, мотивированное "предсказание" или же факт наблюдения, подтверждающий его...

Что ж, в астрономии открытия "на кончике пера" уже случались. Но ведь даже Леверье, предсказавший существование планеты Нептун по "неправильностям" в движении Урана, опирался на общепризнанную уже тогда ньютонову небесную механику. А Всехсвятский разработал ту часть гипотезы о выбросах материи с поверхности небесных тел, которая и привела его к мысли, что эта материя может образовывать еще неоткрытые кольца вокруг планет.

Нам неизвестно, знали ли аризонские ученые о работах киевского коллеги, но, в любом случае, заслуги обоих очевидны. Без "вояджеровских" наблюдений тоже невозможно было бы судить о протяженности и мощности кольца, о величине входящих в него частиц.

"Вояджер-2" сумел сфотографировать кольцо не с ребра, как его предшественник, а "сверху" и "снизу". Судя по этим снимкам, внешняя кромка кольца Юпитера находится примерно в 55 000 км от границы его облаков. Плотность частиц, образующих кольцо, убывает постепенно, так что в малых концентрациях они встречаются вплоть до самой поверхности планеты. То, что частицы очень мелкие, "Вояджер-2" подтвердил. Но загадка существования кольца осталась: чем меньше частицы, тем труднее им удержаться на орбите, не оседая на планету. Откуда же берется пополнение?..

предыдущая главасодержаниеследующая глава



Рейтинг@Mail.ru Rambler's
Top100

© Елисеева Людмила Александровна, автор статей; Карнаух Лидия Александровна, подборка материалов, оцифровка; Злыгостева Надежда Анатольевна, дизайн; Злыгостев Алексей Сергеевич, разработка ПО 2001-2018
При копировании материалов проекта обязательно ставить ссылку на страницу источник:
http://adeva.ru "Adeva.ru: Энциклопедия небесных тел"