Солнечная система (Астрономия и астрофизика)

Сурдин Владимир Георгиевич

Рис. Фобос.

Рис. Деймос.

Вероятно, Фобос и Деймос раньше были обычными астероидами. Случайно сблизившись с Марсом, они оказались захвачены на орбиту вокруг планеты. Один из наиболее продуктивных способов изучения небесных тел — доставка образцов их грунта

в земные лаборатории. Астероиды давно интересуют ученых, но с Фобоса или Деймоса вернуть космический корабль намного проще, чем с большинства астероидов. Поэтому сейчас активно разрабатывают проект доставки вещества марсианских спутников на Землю. Впрочем, не исключено, что в наших лабораториях уже есть образцы с Фобоса.

Спутники Юпитера

«Сперва я принял их за неподвижные звезды, — пишет Галилей в «Звездном вестнике». — Однако они привлекли мое внимание тем, что лежали на прямой линии, параллельно эклиптике, и сверкали ярче, чем иные звезды. Две из них были к востоку от Юпитера, одна — к западу. Однако, когда я на следующий день взглянул на них, я обнаружил, что они сгруппировались по-другому…». Открытые Галилеем в январе 1610 г., спутники Юпитера привлекли не только его внимание: в том же году их независимо открыл немецкий астроном Симон Марий (1573—1624) и предложил назвать их именами из древнегреческих мифов. Ио — возлюбленная Юпитера/Зевса, которую, спасая от гнева своей жены Геры, он превратил в белоснежную телку. А нимфу Каллисто Зевс по той же причине превратил в медведицу, а позже поместил на небо в виде Большой Медведицы. Прекрасную финикянку Европу Зевс похитил, приняв облик могучего быка. Юноша Ганимед прислуживал Громовержцу на пирах. А все вместе эти четыре ярких спутника Юпитера обычно называют «галилеевыми» в честь первооткрывателя.

Люди с острым зрением при отличных условиях наблюдения замечают галилеевы спутники без оптических приборов в виде «отростков» Юпитера, напоминающих поля шляпы. А бинокль дает каждому возможность увидеть их. Вооружившись небольшим телескопом типа «Мицар», можно наблюдать явления в системе Юпитера: то спутники входят в тень планеты, то тень от спутника падает на диск Юпитера, то спутники проходят на фоне диска планеты. Наблюдать эти события очень интересно! Моменты наступления этих явлений вычислены заранее и опубликованы в Астрономическом календаре на текущий год. Иногда в системе Юпитера происходят еще более захватывающие события, которые называют взаимными явлениями в системе спутников. Это когда тень от одного спутника падает на другой спутник, или наблюдается покрытие одного спутника другим. Точно фиксировать моменты наступления этих событий важно для улучшения теории движения спутников Юпитера. Здесь даже любительские наблюдения могут быть полезны для науки.

Размеры галилеевых спутников столь велики, что уже в телескоп с 200-кратным увеличением можно заметить их диски. Каждый из них крупнее и массивнее маленькой планеты Плутон, три превосходят Луну, а самый крупный — Ганимед — даже превосходит (размером, но не массой) настоящую планету Меркурий. Исследования с Земли дали мало информации о системе Юпитера: издалека все спутники казались похожими друг на друга. Но пролеты вблизи Юпитера американских зондов «Вояджер-1 и -2» (1979 г.) открыли удивительный мир галилеевых спутников, каждый из которых оказался оригинальной и ни на что не похожей маленькой планетой. Однако их систематическое исследование началось лишь с декабря 1995 г., когда в систему Юпитера прибыл его первый искусственный спутник «Галилео». Он передал подробные изображения поверхности галилеевых спутников, на которых различимы детали размером в несколько метров. Изучение этих снимков открыло новую главу в планетологии.

Взаимное влияние галилеевых спутников друг на друга и на пролетающие мимо них аппараты позволило определить массы спутников и вычислить их среднюю плотность. Оказалось, что плотность спутников

уменьшается по мере удаления от Юпитера: плотность Ио составляет 3,6 г/см³; Европы — 3,0; Ганимеда — 1,9 и Каллисто — 1,8. Как известно, средняя плотность планет также уменьшается с удалением от Солнца. Это наводит на мысль, что система спутников Юпитера представляет миниатюрную копию Солнечной системы. Вероятно, процессы их формирования были в чем-то сходны. Поскольку других аналогов Солнечной системы мы пока не знаем или, во всяком случае, не можем изучать так детально, как систему Юпитера, планетологи исследуют ее с большим энтузиазмом.

Различие в плотностях спутников свидетельствует о различной доле льда в их недрах. У Ганимеда и Каллисто доля водяного льда не менее 50% по массе. Немало воды и на Европе: вся ее поверхность покрыта толстым слоем льда. А вот на поверхности Ио воды не обнаружено совсем. Таким образом, чем ближе спутник к Юпитеру, тем больше в его составе тугоплавких и меньше летучих элементов. Планетологи объясняют эту закономерность тем, что молодой Юпитер был весьма горяч. Как маленькое солнышко он разогрел окрестности и лишил ближайшие спутники летучих элементов.

Ио

Ио — самый экзотический спутник в свите Юпитера. «Вояджеры» первыми обнаружили на ее поверхности десятки действующих вулканов, мощные извержения которых заметно меняют внешний вид поверхности Ио буквально за считанные месяцы. Это подтвердили и многолетние наблюдения с борта «Галилео», который обнаружил на Ио 74 новых вулкана, так что их общее число достигло 120. После того, как в конце 2002 г. «Галилео» прекратил свое существование, нырнув в атмосферу Юпитера, наблюдения за вулканической активностью Ио продолжились при помощи 10-метровых телескопов «Кек» с системой адаптивной оптики.

Хотя температура поверхности Ио не превышает —120°С, вблизи действующих вулканов она поднимается до +150°С, а в кальдере крупного вулкана Пеле зарегистрировано даже +300°С. В условиях крайне разреженной атмосферы и небольшой силы тяжести высота вулканических выбросов на Ио обычно достигает 100 км., а газовые султаны над самыми активными вулканами типа Пеле поднимаются на 300 км.! По склонам вулканов на сотни километров разливаются лавовые потоки.

Зная, как сильно мешает астрономическим наблюдениям земная атмосфера, кто-то однажды пошутил: «Хорошие астрономы после смерти попадают на Луну». В таком случае, рай для вулканологов, безусловно, — Ио.

Активная вулканическая деятельность на Ио в основном объясняется мощным приливным влиянием Юпитера. Из-за разницы в расстояниях ближней и дальней сторон спутника от планеты, действующее на них притяжение существенно различается. В результате Юпитер придает Ио чуть-чуть дынеобразную форму: спутник вытянут в направлении планеты примерно на 7 км. Этим бы все и ограничилось, если бы Ио обращалась вокруг Юпитера на неизменном расстоянии, т.е. по круговой орбите. Но массивные соседи-спутники сбивают Ио с кругового пути и вынуждают то чуть приближаться, то удаляться от Юпитера. От этого заметно меняется напряжение приливной силы и форма спутника, который от этого разогревается ровно так же, как кусочек пластилина, когда его разминают в руках. Вероятно, некоторый вклад в разогрев недр вносит и электрический ток, возникающий в теле Ио от того, что она движется в магнитном поле Юпитера.

Европа

Не менее интересен второй галилеев спутник — Европа, на изображениях поверхности которой видна система линий, напоминающая старинные рисунки каналов на Марсе. С одной стороны, на Европе практически нет крупных кратеров, что указывает на высокую активность геологических процессов. С другой стороны, там нет ни гор, ни разломов, ни других признаков тектонической активности. Европа, поверхность которой сплошь покрыта льдом, более других планет и спутников похожа на ровный бильярдный шар.