100 великих загадок астрономии - Александр Викторович Волков

Исследователи из Германского центра авиации и космонавтики также опубликовали на страницах журнала «Icarus» модель процессов, протекающих в недрах Энцелада. Согласно их выводам, в районе южного полюса к поверхности планеты поднимается теплый лед, в то время как в другой области планеты наблюдается, наоборот, погружение холодного льда в глубь Энцелада. Вероятно, это происходит на северном полюсе. По оценке ученых, мощность, которая необходима, чтобы приводить в движение эти потоки, соответствует мощности двух крупных атомных электростанций. По-видимому, их заменяют в этом случае приливные силы, действующие на планету. Впрочем, пока не доказано, что эти силы могли пробудить в недрах Энцелада такого рода геологическую активность. Для ученых остается также загадкой, почему на соседней луне – Мимасе – не наблюдается никаких признаков подобной активности, хотя эта планета еще в большей степени подвергается воздействию приливных сил?

В последние годы астрономы много говорят о том, что среди мертвой космической бездны Энцелад, как и Европа, – эти луны, где плещется, теплится вода, – могут стать оазисами жизни, такими, как у нас на Земле «черные курильщики».

Планеты-гиганты – Сатурн и Юпитер – до сих пор излучают больше энергии, чем получают ее от Солнца. По мнению ряда астрономов, моря и океаны, покрывавшие спутники этих планет, долгое время не замерзали. Эти небольшие луны были настоящими водными мирами, где могла зародиться или найти приют жизнь, где сложились благоприятные условия для того, чтобы жизнь развивалась.

Вот и на Энцеладе есть вода, мощные воздушные потоки и простые органические соединения (в районе «тигровых полос» нашли метан и пропан). «За четыре с половиной миллиарда лет из этих компонентов могли возникнуть простейшие кирпичики жизни. Пока не ясно, случилось ли это, но теперь уже нельзя не принимать в расчет, что, наряду с Марсом и Европой, жизнь можно искать и здесь, на этом крохотном спутнике», – отмечает один из руководителей программы «Кассини», Роберт Браун. Однако пока ученые могут лишь фантазировать об этом.

Уран, спящий на боку

В самом названии – «Уран, спящий на боку» – таится одна из главных его загадок. Он движется совсем не так, как остальные планеты. Он не вращается юлой, он… «лежит на боку». Так говорят, потому что ось вращения Урана находится едва ли не в плоскости его орбиты, тогда как у остальных крупных планет она почти перпендикулярна ей. Причина такого сильного наклона оси не ясна. Чаще всего полагают, что на ранней стадии своего существования Уран столкнулся с крупным небесным телом и «опрокинулся».

Откуда взялся этот объект, преградивший Урану путь? А откуда, вообще, там появился Уран? Существование таких планет, как Уран и Нептун, расположенных далеко на периферии Солнечной системы, не вписывается в современные теории ее происхождения. Они слишком велики, чтобы сформироваться из вещества, которое оставалось на окраине протопланетного облака. Возможно, полагают некоторые ученые, они возникли гораздо ближе к Солнцу, но из-за гравитационных возмущений, вызываемых Юпитером, постепенно переместились на очень отдаленные орбиты. Впрочем, компьютерные модели показывают, что Уран и Нептун все-таки могли возникнуть близ своих нынешних орбит.

Все гигантские планеты, кроме Урана, обогреваются собственным теплом. Им помогают их внутренние «электростанции».

Ось вращения Урана находится едва ли не в плоскости его орбиты

Вот, например, из недр Юпитера постоянно притекает тепло. Откуда оно берется? Возможны три источника. Во-первых, эта планета оказалась великолепным аккумулятором. Она накопила очень много тепла во время своего формирования и теперь медленно расстается с ним, постепенно остывая. Во-вторых, тепло выделяется за счет перемешивания вещества в недрах Юпитера. Более плотный гелий погружается к центру планеты, а водород всплывает. От движения этих газовых потоков планета разогревается, одновременно сжимаясь. В-третьих, в атмосферу Юпитера то и дело на огромной скорости врываются метеориты. Это также подогревает планету.

На Уране этот механизм почему-то не работает. Он не обогревается изнутри. Он, единственный, «живет по средствам». Если все другие газовые гиганты излучают больше тепла, чем получают его от Солнца, то с Ураном – наоборот. Он излучает меньше тепла, чем приносят солнечные лучи. Почему?

Возможно, во время той страшной катастрофы, которая опрокинула эту планету набок, почти весь запас ее тепла улетучился. По другой гипотезе, в верхних слоях Урана имеются некие барьеры, которые препятствуют переносу тепла из недр планеты к поверхности. Единственным источником энергии Урана остается солнечный свет.

Не случайно на фотографиях, присланных зондом «Вояджер-2» в 1986 году, на Уране почти не видно ни облаков, ни бурь, как на других газовых планетах. Здесь удивительно спокойно. Возможно, причина этого штиля в том, что из недр Урана почти не выделяется тепло. Впрочем, в 2004 году наземные наблюдения показали, что на Уране в течение нескольких месяцев не прекращаются бури. Кроме того, в северном полушарии планеты обнаружилось скопление облаков, протянувшееся на 29 тысяч километров, – это самый крупный объект, когда-либо наблюдавшийся на Уране. Через месяц он, впрочем, исчез.

Вот еще один непонятный факт, замеченный «Вояджером». Во время его полета Солнце располагалось над южным полюсом Урана. Однако по непонятным причинам на экваторе Урана было теплее, чем на полюсе, освещаемом Солнцем. По расчетам ученых, даже на северном полюсе, находившемся в тени, было теплее, чем на южном. Опять, почему?

Как и все другие газовые гиганты, Уран окружен множеством небольших комьев и крупиц, обращающихся вокруг него в виде колец. Большая часть колец располагается в экваториальной плоскости Урана, главным образом внутри предела Роша.

Система колец Урана была открыта только 10 марта 1977 года. Астрономы из обсерватории имени Койпера Джеймс Эллиот, Эдвард Данхем и Дуглас Минк планировали понаблюдать за тем, как Уран покрывает одну из ярких звезд, чтобы оценить его диаметр и исследовать его атмосферу. По результатам наблюдений выяснилось, что еще до того, как Уран заслонил звезду, она пять раз на короткое время исчезала. То же самое произошло после того, как Уран миновал звезду. Ученые сделали вывод, что Уран окружен пятью кольцами. Это подтвердилось после полета зонда «Вояджер-2».

Кольца Урана, как и открытые впоследствии кольца Юпитера, очень тонкие и темные. Они состоят отчасти из крупных глыб диаметром до 10 метров, отчасти из пыли. В совокупности их масса значительно меньше, чем масса колец Сатурна.

Все ли кольца Урана нам известны? В декабре 2005 года телескоп «Хаббл» обнаружил два новых кольца. Они располагаются вдалеке от остальных одиннадцати, открытых к тому времени, и значительно шире их. Примечательная особенность самого дальнего кольца Урана – его голубая окраска (внутренние кольца планеты окрашены в серые тона). Этим оно напоминает кольцо E Сатурна, которое состоит в основном из ледяных крупиц, выброшенных гейзерами Энцелада. По-видимому, крохотные кристаллики льда размером менее 0,0001 миллиметра, из которых сформировано это кольцо Урана, выброшены в космос с поверхности одного из спутников Урана – Маба, покрытого льдами, – после падения на него метеоритов. Из этого ледяного крошева, не удержанного планеткой, и слепилось еще одно кольцо Урана. Эта гипотеза довольно правдоподобна.

Кольца Урана сравнительно молоды. Возможно, они образовались, когда один из спутников этой планеты был разорван под действием приливных сил или раскололся на мелкие части после столкновения с метеоритом.

Всего известно 27 спутников Урана. Их диаметр составляет от 10 до 1600 километров. Орбиты некоторых лун скрещиваются. Как показал расчет, опубликованный на страницах журнала «Science», в ближайшие несколько миллионов лет некоторые из них, возможно, столкнутся друг с другом.

Среди спутников Урана внимание ученых привлекает Миранда. На этой планете зияет громадный каньон глубиной 20 километров, а ее поверхность словно составлена из лоскутьев – из слоев самого разного состава и возраста. Астрономы предположили, что после падения крупного метеорита Миранда попросту рассыпалась на отдельные части, которые затем под действием взаимного притяжения беспорядочно слепились в одно целое, образовав планету, собранную буквально наспех, тяп-ляп.

В последние годы были открыты несколько новых спутников Урана. По-видимому, некоторые из них – это всего лишь обломки других спутников, уцелевшие после столкновения с кометами или друг с другом. Так ли это?

Пока астрономы могут лишь строить гипотезы. Исследовать Уран с Земли очень сложно: при наблюдении в телескоп даже его диск едва различим, не говоря уж о более мелких деталях. Его спутники можно разглядеть лишь с помощью самых мощных телескопов, да и то они кажутся крохотными светящимися точками. Новые экспедиции к Урану не планируются. Лишь в середине XXII века расположение планет будет таким же благоприятным, как и во времена экспедиции зондов «Вояджер-1 и -2». До этого не придется рассчитывать на помощь других планет-гигантов во время полета к Урану. По мнению многих ученых, «только тогда, наверное, и состоится третье – после тех, что были сделаны в XVIII и XX веках астрономом Гершелем и космическим роботом “Вояджером”, – открытие самой таинственной из планет Солнечной системы», как пишет на страницах журнала «Вокруг света» Георгий Бурба.