Фабрика планет. Экзопланеты и поиски второй Земли - Элизабет Таскер

Аппарат «Розетта» нагнал комету 67P между Марсом и Юпитером на расстоянии приблизительно 3 а.е. от Солнца. Ему пришлось проделать сложный путь, включавший три петли вокруг Земли и одну вокруг Марса. В итоге, подгоняемый гравитацией планет, он добрался до нужной точки, находящейся на таком большом удалении. Всего аппарат «Розетта» преодолел 6,4 млрд км, проделав путешествие длиной в десятилетие. Оказавшись далеко от Солнца и испытывая дефицит солнечной энергии, «Розетта» перешла в режим пониженного энергопотребления. Пробудилась она в январе, за несколько месяцев до встречи с кометой, которая должна была состояться осенью 2014 г., дав о себе знать фразой «Привет, мир!» в ленте в «Твиттере». Как это ни удивительно, но, когда «Розетта» покидала Землю, эта социальная сеть еще даже не существовала.

Зонду «Розетта» удалось выполнить большую часть запланированной программы исследований, но воображение множества людей по всему миру взбудоражило вовсе не это, а посадка на поверхность кометы спускаемого аппарата. Роботизированный посадочный модуль размером с холодильник получил название «Филы» в честь египетского острова, на котором был найден обелиск, содержавший дополнительные подсказки для расшифровки иероглифов. Запланированный на 12 ноября 2014 г. спуск на поверхность кометы занял семь часов напряженного нервного ожидания. Модуль держал в напряжении не только команду проекта: рискуя потерпеть фиаско на глазах у всего мира, Европейское космическое агентство вело онлайн-трансляцию приземления, за которой следило 10 млн человек по всей планете. Когда в 16:02 по Гринвичу было получено подтверждение того, что «Филы» коснулся поверхности кометы, ликовал весь мир. К сожалению, модулю не суждено было остаться там надолго.

Из-за несработавших реактивных двигателей и гарпунов, которыми был оснащен «Филы», маленький зонд не смог закрепиться на поверхности кометы. Он отскочил, что было опасно, поскольку модуль мог вырваться из слабого гравитационного поля кометы. Каким-то чудом «Филам» все-таки удалось вернуться на поверхность, но на этот раз он оказался лежащим на боку на затененном участке с неровным рельефом. Из-за тени солнечные батареи не могли обеспечить подзарядку дополнительных аккумуляторов «Фил». В результате, исчерпав за два с половиной дня заряд основной батареи, модуль переключился в режим ожидания.

Поначалу еще была надежда на то, что модуль вернется в активный режим при приближении кометы к Солнцу. Однако, не считая кратковременного спорадического обмена сигналами в июне 2015 г., он не подавал никаких признаков активности. В феврале 2016 г. ЕКА заявило, что «Филы» вряд ли когда-нибудь еще выйдут на связь. Впрочем, даже за столь непродолжительный период активности «Филы» сумели выполнить запланированную научную программу на 80%. Одновременно с этим продолжался сбор данных космическим аппаратом «Розетта», который все это время находился над кометой.

Гравитационное поле кометы в сотни тысяч раз слабее поля Земли, поэтому занять орбиту свободного падения и двигаться по ней вокруг кометы «Розетта» не мог. Вместо этого с помощью своих двигателей он описывал треугольник вокруг ядра, после чего начиналось неуклонное снижение к поверхности кометы. Минимальное расстояние от аппарата до ядра составило приблизительно 10 км.

Когда «Розетта» преодолела отметку 100 км над скалистым ландшафтом, она погрузилась в мутную газовую оболочку, окружающую ядро кометы. Это был первый контакт с водой кометы. И оказалось, что она отличается от земной. Вода кометы 67P в три раза богаче дейтерием воды в океанах Земли.

Задолго до «Розетты», которая стала первым космическим аппаратом, сопровождавшим комету в ее путешествии вокруг Солнца, еще одной миссии ЕКА удалось пролететь мимо кометы Галлея. Произошло это в марте 1986 г., когда зонд «Джотто» взял образцы комы кометы. Впоследствии проведенные им измерения были подкреплены данными 10 наземных наблюдений за различными кометами из пояса Койпера и облака Оорта. Аналогичная земной доля тяжелой воды была зафиксирована лишь однажды.

Данные с «Розетты» послужили материалом для сотен журнальных публикаций, но результаты анализа имеющейся на комете воды были опубликованы одними из первых. В декабрьском номере Scienceза 2014 г. появилась статья, в которой был сделан вывод о том, что по мере удаления от Солнца вода ставится тяжелее. Таким образом, источник наших морей следует искать ближе к Земле.

Ближайшее к нам скопление осколков горных пород — это пояс астероидов между Марсом и Юпитером. Приблизительно 1–2 млн объектов размером свыше 1 км вращаются по орбитам вокруг Солнца, образуя полосу шириною чуть больше 1 а.е. Когда в июле 1972 г. зонд NASA «Пионер-10» впервые оказался внутри пояса астероидов, были опасения, что космический аппарат может быть уничтожен в результате случайного столкновения с одним из многочисленных осколков. На самом деле, благодаря тому, что пояс занимает огромное пространство, расстояния между астероидами очень велики, в среднем достигая нескольких миллионов километров.

Как и у пояса Койпера, у пояса астероидов есть своя собственная карликовая планета — Церера. Также в нем есть ряд других примечательных объектов, включая астероиды Веста, Паллада и Гигея, каждый размером более 400 км.

В поясе астероидов могла бы сформироваться еще одна планета, но из-за влияния гравитации Юпитера столкновения твердых тел здесь происходили на больших скоростях, что затруднило появление нового мира. Подобно Нептуну, находящемуся на другом краю области газовых гигантов, Юпитер также проявлял большую активность, притягивая и выталкивая каменистые тела. Поэтому астероиды на той стороне пояса, которую занимает Юпитер, более богаты водой: их формирование проходило в непосредственной близости от снеговой линии при участии объектов, которые выталкивал во внутреннюю область Юпитер.

Оказываясь во власти гравитации Юпитера в неудачный момент или сталкиваясь друг с другом, некоторые астероиды сходят со своих орбит и устремляются к Солнцу. В отличие от комет астероиды не содержат такого количества льда, которое необходимо для появления хвоста. Поэтому при попадании в окрестности Земли они получают статус околоземного объекта (ОЗО).

Траектории движения некоторых ОЗО пролегают в непосредственной близости от Земли. С одной стороны, они создают угрозу для нашей планеты, с другой — мы можем извлечь пользу из такого сближения. Например, до них намного легче добраться. Как раз для этого в 2014 и 2016 гг. были запущены две космические станции: японская «Хаябуса-2» и американская «ОСИРИС-Рекс».

«Хаябуса-2» — преемница добравшейся до астероида Итокава станции «Хаябуса», о которой шла речь в первой главе. Итокава — астероид класса S, так называемый каменный астероид. Представители этого класса космических тел, как правило, происходят из внутренней области пояса астероидов. Место формирования определяет особенности их строения. Астероиды класса S — сухие астероиды. Их поверхность несет на себе следы окружающей космической среды: она подвергается бомбардировке частицами солнечного ветра и воздействию солнечной радиации. После таких воздействий Итокава мог служить хорошим источником информации о том, что происходит с астероидами, но едва ли мог пролить свет на природу каменистых тел, сталкивавшихся с Землей на ранних этапах ее эволюции.