Загадки космоса. Планеты и экзопланеты - Андрей Мурачёв

На этом месте мы остановим наше краткое жизнеописание Уильяма и Кэролайн Гершель. Стоит добавить лишь, что в последующие годы они продолжили свои плодотворные наблюдения. Брат и сестра нашли 2 500 новых туманностей и 800 двойных звезд, совершив четыре полных обзора северного неба за все годы наблюдений. Уильям также обнаружил, что шапки Марса меняются с течением года, популяризовал термин «астероид» для обозначения нового класса небольших тел Солнечной системы. Он первым начал изучать форму нашей галактики и правильно предположил, что она дискообразная. В 1800 году Гершель открыл существование «невидимой формы света» – инфракрасного излучения Солнца. Кроме того, он участвовал в создании Королевского астрономического общества и даже был избран иностранным членом Шведской королевской академии наук. Умер Уильям Гершель 25 августа 1822 года. Эпитафия на его могиле гласит: «Он прорвался сквозь небесные барьеры».

Рисунок 18. 40-футовый рефлектор. Рисунок Гершеля с посвящением королю Георгу III, сделанный для журнала Philosophical Transactions of the Royal Society, 1795 год

Кэролайн пережила брата на 27 лет. В 1828 году Королевское астрономическое общество наградило ее золотой медалью за работу по созданию каталога туманностей, над которым она трудилась после смерти брата, оставив наблюдения. Она стала первой женщиной, удостоенной такой чести, и на протяжении 170 последующих лет оставалась единственной женщиной, получившей столь высокую награду.

* * *

О том, что представляют собой спутники планет-гигантов, человечество не знало вплоть до конца XX века. Безусловно, газовые гиганты вызывали у астрофизиков большой интерес. Как вы увидели на примере экзопланет, данные, которые можно получить с Земли, дают лишь общее представление об изучаемом небесном теле.

Первой миссией человечества в далекий космос, сквозь Солнечную систему и дальше, стали экспедиции аппаратов «Пионер-10» и «Пионер-11», стартовавшие с Земли в 1970-х годах. Вслед за ними последовали аппараты серии «Вояджер». На пути прочь из Солнечной системы они, пересекая орбиты Юпитера и Сатурна, сделали фотографии планет-гигантов и некоторых из их спутников и получили ряд ценных научных данных. Этих сведений оказалось достаточно, чтобы начать готовить автоматические экспедиции к газовым гигантам: «Галилео» – к Юпитеру и «Кассини» – к Сатурну. В те времена ученые понимали, что им предстоит узнать много неожиданных вещей об этих планетах, но, наверное, никто не предполагал, что самые поразительные, порой даже шокирующие открытия будут связаны не с самими планетами, а с их, казалось бы невзрачными, спутниками. Согласно существовавшей тогда парадигме эти маленькие холодные миры считались чуть ли не самым скучным местом во Вселенной. Почему так? Давайте разбираться. Рассмотрим, к примеру, один из спутников Юпитера – Европу.

Европа – самый маленький из четырех так называемых галилеевых спутников и шестой по удаленности от Юпитера. Название, данное ему Галилеем[60], не прижилось, и сегодня этот спутник носит имя мифологической возлюбленной Зевса. Диаметр Европы меньше, чем диаметр Луны, а температура поверхности составляет –220 °C. За миллиарды лет, прошедших с момента образования спутника, недра должны были остыть, что исключает всякую тектоническую активность. Еще несколько десятилетий назад считалось, что Европа – это примитивное каменисто-ледяное тело.

Пролет «Вояджеров» мимо системы Юпитера дал возможность более точно, чем с помощью наземных телескопов, измерить альбедо Европы – отношение количества отражаемого поверхностью солнечного света к падающему на нее – и, соответственно, понять, из какого материала преимущественно состоит поверхность этого небесного тела. Им оказался обычный водяной лед (при столь низкой температуре поверхности он имеет прочность камня).

На снимках «Вояджеров» поверхность Европы выглядела неоднородной: на ней виднелись светлые и темные области. На тот момент чем это может быть вызвано, выяснить не удалось. Ответ появился в 1995 году, когда на фотографиях, полученных от зонда «Галилео», ученым открылся грязновато-ледяной мир, где равнины с разломами и метеоритными кратерами (которых, однако, было намного меньше, чем на других спутниках Юпитера) перемежались с равнинами, практически лишенными трещин и углублений. Но не это поразило исследователей больше всего. Все указывало на то, что под ледяной корой Европы есть океан жидкой воды. Поиски ответов на вопросы, как такое могло случиться и что из этого следует, дали мощный толчок для развития науки о внеземной жизни – астробиологии.

Рисунок 19. Изображение Европы, сделанное «Галилео»

Столь удивительное открытие удалось сделать, конечно же, не прямым, а косвенным методом. На наличие огромного водоема под поверхностью Европы указывало два факта. Первый состоял в том, что этим можно было объяснить столь необычный рельеф спутника. Так как не существовало никаких причин, по которым на одну область Европы падало бы меньше метеоритов, чем на другую, это означало, что некоторые участки поверхности луны являются более молодыми, чем другие.

Второй факт был связан с магнитным полем Европы, обнаруженным аппаратом «Галилео». Вообще, магнитное поле небесных тел генерируется, когда внутри них происходит постоянное движение какого-нибудь проводящего материала. На Земле и Меркурии источником магнитного поля является жидкое проводящее ядро, на Юпитере – движение металлического водорода[61]. Но что служит источником магнетизма на крохотном холодном небесном теле изо льда и камня? Единственный разумный ответ – подповерхностный соленый океан воды, объем которого больше, чем объем всех океанов Земли, вместе взятых.

Чистая, дистиллированная, вода сама по себе не проводит электричество, но соленая является прекрасным проводником. На Европе вода обогащается солями, скорее всего, за счет вымывания минералов из глубинных горных пород. Метеориты, падения которых раскалывают ледяной покров, служат дополнительным источником минералов. Ледяные «раны» со временем «залечиваются» новой водой, поступающей из глубин и обновляющей поверхность. Наиболее крупные трещины образовались, вероятно, под действием внутреннего «распирающего» давления океана на ледяной щит.

К сожалению, мы пока мало можем сказать о том, какой толщины ледяной панцирь Европы. Существует две его модели: толстого льда и тонкого льда. Согласно первой толщина льда составляет 5–20 км, согласно второй – всего несколько сотен метров. Какая модель правильная, мы сможем понять, узнав, сколько тепла генерируется в недрах Европы.