Загадки космоса. Планеты и экзопланеты - Андрей Мурачёв

Сейчас не вызывает сомнений, что причиной таяния подповерхностного льда Европы является Юпитер. Никакой новой физики в этом явлении нет. Европа двигается вокруг планеты-гиганта по немного вытянутой орбите. Это означает, что на нее действуют приливные силы со стороны планеты, а недра подвергаются постоянной деформации. Подобно тому, как кусочек пластилина разогревается, если его мять, разогревается и внутренняя часть Европы, что приводит к таянию льда и позволяет поддерживать температуру растопленной воды всегда выше точки замерзания. Движение луны по вытянутой орбите сквозь магнитное поле Юпитера генерирует электрические токи в образовавшемся океане, а уже эти токи создают магнитное поле, которое и обнаружил «Галилео».

Еще одним доказательством существования подповерхностного океана служат выбросы воды в космос. В 2012 году телескоп «Хаббл» наблюдал шлейф, оставленный одним таким выбросом, вблизи южного полюса Европы. Его высота, по оценкам специалистов, составляла 200 км, причем гейзер извергал воду со скоростью около 5 т/с. В 2018 году американские ученые получили еще одно свидетельство наличия гейзеров на Европе. Предметом их внимания стали данные, которые прислал на Землю «Галилео». Выяснилось, что показания магнитометра и плазменного спектрометра свидетельствуют о том, что еще в 1997 году «Галилео» пролетел сквозь облако, оставленное одним таким выбросом. Если бы 20 лет назад мы могли правильно интерпретировать показания этих приборов, то уже тогда узнали бы о водяных шлейфах Европы.

Рисунок 20. Изображение Энцелада, сделанное «Кассини»

Обнаружение океана жидкой воды на задворках Солнечной системы вызвало ажиотаж у постоянных читателей научных изданий. Возможность наконец-то найти внеземную жизнь не в далеком космосе, а буквально у себя под носом выглядела очень привлекательной. Казалось, теперь свидетельства ее существования можно будет получить, даже не пробуривая множество километров льда, а лишь с помощью тщательного анализа выброшенного в космос вещества. Таким образом, всего за несколько лет Европа из скучнейшего места во Вселенной превратилась в одно из самых перспективных тел Солнечной системы, где могли быть найдены инопланетяне[62]. Исследуя магнитосферы других спутников Юпитера, «Галилео» обнаружил также, что еще два из них, Ганимед и Каллисто, имеют подповерхностные океаны. К сожалению, ни на одном из них не зафиксированы выбросы гейзеров.

Научная программа «Галилео» завершилась в 2003 году: зонд сгорел в атмосфере Юпитера, чтобы исключить возможность «заражения» поверхностей его спутников земными микроорганизмами, если те смогли выжить в течение 14 лет в глубоком космосе.

В одном ряду с Европой – как местом, где потенциально есть жизнь, – стоит Энцелад, спутник Сатурна, открытый Уильямом Гершелем в 1789 году. Энцелад в три раза меньше Европы – его диаметр равен всего 500 км. Пролетая мимо Энцелада в 1980 году, «Вояджеры» сделали множество фотографий спутника. Обнаружилось, что он отражает почти весь падающий на него свет – около 90 %, даже больше, чем Европа, – и имеет разнообразный рельеф с участками, покрытыми разломами и кратерами, а также равнинами, практически лишенными и того и другого. Инфракрасные камеры «Вояджеров» подтвердили догадку о том, что поверхность Энцелада состоит из водяного льда. Однако следующий этап в изучении спутника начался лишь спустя 25 лет.

В 2004 году межпланетная станция «Кассини» добралась до системы Сатурна, а в 2005 году впервые облетела Энцелад. Ученые обнаружили, что силовые линии магнитного поля Сатурна как бы упираются в Энцелад, а не проходят сквозь него, как должны были бы, будь это примитивное мертвое тело – остывший кусок льда и камня. Объяснить подобное явление могло бы наличие атмосферы на спутнике. В итоге у «Кассини» изменили программу полета и направили его на орбиту Энцелада высотой всего 170 км. Но вместо атмосферы ученые увидели в южной полярной области спутника шлейфы воды, смешанной с азотом, аммиаком и органическими веществами. Они образовались так же, как на Европе, – это гейзеры, бьющие на сотни километров вверх. Часть воды оседает на поверхность в виде ледяных частиц, а часть уносится в пространство. Более того, эти выбросы даже сформировали одно из колец Сатурна.

Доказательства существования подповерхностных водоемов, скрытых подо льдом Энцелада, были обнаружены не так, как в случае с Европой. Находясь на орбите спутника, «Кассини» без видимых причин то немного ускорялся, то замедлялся. Наличие этих колебаний скорости говорило о том, что гравитационное поле Энцелада неоднородно: подо льдом есть более или менее плотные участки. К такому эффекту обычно приводит то, что под поверхностью тела находятся вещества с разной плотностью. Вещество с большей плотностью при том же объеме обладает большей массой и вызывает большую силу притяжения, чем вещество с меньшей плотностью. Кроме того, плотность может меняться у одного и того же вещества, находящегося в разных агрегатных состояниях. Вода в жидком состоянии, например, обладает большей плотностью, чем в твердом (именно поэтому лед выталкивается водой, и с айсбергами сталкиваются корабли, а не подводные лодки). Расплавленный камень, наоборот, обладает меньшей плотностью, чем затвердевший. В 2014 году появилась работа, в которой анализируются гравитационные аномалии Энцелада90. Авторы статьи утверждают, что эти аномалии объясняются, если предположить, что на южном полюсе под коркой льда толщиной в 30–40 км находится подповерхностное озеро площадью 80 000 км2 и глубиной около 10 км.

В 2014 году «Кассини» пролетел сквозь один из гейзеров Энцелада и проанализировал его состав: оказалось, что, помимо соли и воды, в нем содержится множество сложных органических молекул (гораздо сложнее, чем на Европе), высоки концентрации углекислого газа и водорода. Возможное наличие внутреннего источника тепла, воды и сложных органических молекул делает Энцелад, пожалуй, самым благоприятным местом для внеземной жизни в Солнечной системе.

Еще одним членом семьи Сатурна, о котором следует рассказать, является Титан – первый из обнаруженных спутников Сатурна, открытый Кристианом Гюйгенсом в 1655 году. Объявление об открытии Титана, которое сделал Гюйгенс, кто-то может посчитать изящной шуткой изящного века, а кто-то – гениальным выходом из ситуации, когда с одной стороны, боишься упустить приоритет открытия, а с другой – не желаешь быть опозоренным, если все же ошибся в наблюдениях. Так вот, Гюйгенс разослал своим коллегам цитату из поэмы Овидия со случайным набором слов в конце. Через год, когда ученый уже был полностью уверен в совершенном открытии, он выпустил памфлет с расшифровкой: слова оказались анаграммой фразы «Спутник обращается вокруг Сатурна за 16 суток и 4 часа».

«Кассини» летел к системе Сатурна не в одиночку. Он нес с собой спускаемый аппарат «Гюйгенс», который должен был приземлиться на поверхность Титана[63]. Такое внимание спутнику было оказано не зря. Титан – самый большой естественный спутник планеты в Солнечной системе, больше, чем планета Меркурий, и единственный спутник, который обладает плотной атмосферой – ее плотность даже больше, чем плотность земной атмосферы. Правда, тут очень холодно. Температура поверхности примерно такая же, как и у других малых тел в системе газовых гигантов, – -170–180 °C.