Журнал «Вокруг Света» № 12 за 2003 год - Вокруг Света

Казалось бы, говорить о возможности существования в таких условиях на Меркурии льда – по меньшей мере абсурдно. Но вот в 1992 году, во время радиолокационных наблюдений с Земли вблизи северного и южного полюсов планеты, были впервые обнаружены участки, очень сильно отражающие радиоволны. Именно эти данные и были истолкованы как свидетельства наличия льда в приповерхностном меркурианском слое. Радиолокацией, выполненной из расположенной на острове Пуэрто-Рико радиообсерватории «Аресибо», а также из Центра дальней космической связи NASA в Голдстоуне (Калифорния) было выявлено около 20 округлых пятен поперечником в несколько десятков километров, имеющих повышенное радиоотражение. Предположительно это кратеры, в которые из-за их близкого расположения к полюсам планеты солнечные лучи попадают лишь вскользь или не попадают вовсе. Такие кратеры, называемые постоянно затененными, имеются и на Луне, в них при измерениях со спутников было выявлено наличие некоторого количества водного льда. Расчеты показали, что во впадинах постоянно затененных кратеров у полюсов Меркурия может быть достаточно холодно (–175°С), чтобы там в течение длительного времени мог существовать лед. Даже на равнинных участках близ полюсов расчетная дневная температура не превышает –105°С. Непосредственных же измерений температуры поверхности полярных районов планеты до сих пор не имеется.

Несмотря на наблюдения и расчеты, существование льда на поверхности Меркурия или на небольшой глубине под ней до сих пор однозначного доказательства не получило, поскольку повышенным радиоотражением обладают и каменные горные породы, содержащие соединения металлов с серой, и возможные на поверхности планеты металлические конденсаты, например ионы натрия, осевшие на нее в результате постоянной «бомбардировки» Меркурия частицами солнечного ветра.

Но тут возникает вопрос: почему распространение участков, сильно отражающих радиосигналы, четко приурочено именно к полярным областям Меркурия? Может быть, остальная территория защищена от солнечного ветра магнитным полем планеты? Надежды на прояснение загадки о льдах в царстве жары связаны лишь с полетом к Меркурию новых автоматических космических станций, оборудованных измерительными приборами, позволяющими определить химический состав поверхности планеты. Две такие станции – «Мессенджер» и «Бепи-Коломбо» – уже готовятся к полету.

Заблуждение Скиапарелли. Астрономы называют Меркурий трудным для наблюдений объектом, поскольку на нашем небосводе он удаляется от Солнца не больше чем на 28° и наблюдать его приходится всегда низко над горизонтом, сквозь атмосферную дымку на фоне утренней зари (осенью) или по вечерам сразу после заката Солнца (весной). В 1880-х годах итальянский астроном Джованни Скиапарелли на основании своих наблюдений Меркурия сделал вывод, что эта планета делает один оборот вокруг своей оси точно за такое же время, как и один оборот по орбите вокруг Солнца, то есть «сутки» на нем равны «году». Следовательно, к Солнцу всегда обращено одно и то же полушарие, поверхность которого постоянно раскалена, а вот на противоположной стороне планеты царят вечный мрак и холод. А так как авторитет Скиапарелли как ученого был велик, а условия наблюдения Меркурия – затруднительны, почти сто лет это положение сомнению не подвергалось. И лишь в 1965 году радиолокационными наблюдениями с помощью крупнейшего радиотелескопа «Аресибо» американские ученые Г. Петтенгилл и Р. Дайс впервые надежно определили, что Меркурий делает один оборот вокруг оси примерно за 59 земных суток. Это стало крупнейшим открытием в планетной астрономии нашего времени, которое буквально потрясло основы представлений о Меркурии. А вслед за ним последовало еще одно открытие – профессор Падуанского университета Д. Коломбо обратил внимание, что время оборота Меркурия вокруг оси соответствует 2/3 времени его обращения вокруг Солнца. Это было расценено как наличие резонанса между этими двумя вращениями, который возник из-за гравитационного воздействия Солнца на Меркурий. В 1974 году американская автоматическая станция «Маринер-10», впервые пролетев около планеты, подтвердила, что день на Меркурии длится больше года. Сегодня, несмотря на развитие космических и радиолокационных исследований планет, наблюдения Меркурия традиционными методами оптической астрономии продолжаются, хотя и с применением новых инструментов и компьютерных способов обработки данных. Недавно в Абастуманской астрофизической обсерватории (Грузия) совместно с Институтом космических исследований РАН было выполнено изучение фотометрических характеристик поверхности Меркурия, давшее новые сведения о микроструктуре верхнего слоя грунта.

В окрестностях солнца. Ближайшая к Солнцу планета Меркурий движется по сильно вытянутой орбите, то приближаясь к Светилу на расстояние 46 млн. км, то удаляясь от него на 70 млн. км. Сильно вытянутая орбита резко отличается от почти круговых орбит остальных планет земной группы – Венеры, Земли и Марса. Ось вращения Меркурия перпендикулярна плоскости его орбиты. Один оборот по орбите вокруг Солнца (меркурианский год) длится 88, а один оборот вокруг оси – 58,65 земных суток. Планета вращается вокруг своей оси в прямом направлении, то есть в том же, в каком движется по орбите. В результате сложения этих двух движений продолжительность солнечных суток на Меркурии составляет 176 земных. Среди девяти планет Солнечной системы Меркурий, чей диаметр составляет 4 880 км, на предпоследнем месте по размеру, меньше него – лишь Плутон. Сила тяжести на Меркурии составляет 0,4 от земной, а площадь поверхности (75 млн. км2 ) – в два раза превышает лунную.

Старт второй в истории автоматической станции, направляемой к Меркурию, – «Мессенджер» – NASA планирует осуществить уже в 2004 году. После запуска станция должна дважды (в 2004 и 2006 годах) пролететь вблизи Венеры, гравитационное поле которой искривит траекторию так, чтобы станция точно вышла к Меркурию. Исследования намечено провести в две фазы: сначала ознакомительные – с пролетной траектории при двух встречах с планетой (в 2007 и 2008 годах), а затем (в 2009—2010 годах) детальные – с орбиты искусственного спутника Меркурия, работа на которой будет происходить в течение одного земного года.

При пролете около Меркурия в 2007 году должна быть заснята восточная половина неизученного полушария планеты, а год спустя – западная. Таким образом, впервые будет получена глобальная фотокарта этой планеты, и уже одного этого было бы достаточно, чтобы счесть данный полет вполне успешным, однако программа работы «Мессенджера» гораздо более обширна. Во время двух запланированных пролетов гравитационное поле планеты будет «притормаживать» станцию, чтобы при следующей, третьей, встрече она смогла бы перейти на орбиту искусственного спутника Меркурия с минимальным удалением от планеты на 200 км и максимальным – на 15 200 км. Орбита будет расположена под углом 80° к экватору планеты. Низкий участок разместится над ее северным полушарием, что позволит подробно изучить как крупнейшую на планете равнину Жары, так и предполагаемые «холодные ловушки» в кратерах близ Северного полюса, в которые не попадает свет Солнца и где предполагается наличие льда.

Во время работы станции на орбите вокруг планеты планируется за первые 6 месяцев выполнить подробную съемку всей ее поверхности в различных диапазонах спектра, включая цветные изображения местности, определение химического и минералогического составов пород поверхности, измерение содержания летучих элементов в приповерхностном слое для поисков мест концентрации льда.

В последующие 6 месяцев будут выполняться очень детальные исследования отдельных объектов местности, наиболее важных для понимания истории геологического развития планеты. Такие объекты будут отобраны по результатам глобальной съемки, выполненной на первом этапе. Также лазерным высотомером будут проводиться измерения высот деталей поверхности для получения обзорных топографических карт. Магнитометр, расположенный вдалеке от станции на шесте длиной 3,6 м (чтобы избежать помех от приборов), произведет определение характеристик магнитного поля планеты и возможных магнитных аномалий на самом Меркурии.

Принять эстафету у «Мессенджера» и начать в 2012 году изучение Меркурия с помощью сразу трех станций призван совместный проект Европейского космического агентства (ESA) и Японского агентства аэрокосмических исследований (JAXA) – «БепиКоломбо». Здесь изыскательские работы планируется вести с помощью одновременно двух искусственных спутников, а также посадочного аппарата. В планируемом полете плоскости орбит обоих спутников пройдут через полюса планеты, что позволит охватить наблюдениями всю поверхность Меркурия.