Александр Волков - 100 великих загадок астрономии

• Название: 100 великих загадок астрономии
• Автор: Александр Волков
• Жанр: Прочая научная литература

С той знаменитой январской ночи 1610 года, когда Галилей навёл свой телескоп на небо и открыл спутники Юпитера, многие учёные и энтузиасты последовали его примеру и открыли немало планет и звёзд, существование которых в настоящее время не подтверждается. И задолго до Галилея необъяснимые явления в космосе ставили в тупик мыслителей и будоражили умы обывателей. Сегодня – в XXI веке, несмотря на то, что современная наука продвинулась далеко вперёд, в астрономии накопилось множество открытий и наблюдений, которые требуют для своего объяснения новых теоретических построений. Все они, на первый взгляд, кажутся чрезвычайно сложными, но, учитывая опыт прошлого, ученые не спешат отступать.

О самых волнующих загадках современной астрономии рассказывает очередная книга серии.

---

Холод хуже, чем в Антарктиде! Вся поверхность Европы выстлана водяным льдом – точно такой же лед покрывает в зимние месяцы наши реки и озера. Но если на реках лед успевает вырасти за зиму на десяток сантиметров, а затем снова тает, то на Европе за миллионы лет его толщина достигла многих километров. Благодаря ледяному покрову Европа является самой яркой из лун Солнечной системы. Ее альбедо равняется 0,64, иными словами, поверхность этого спутника отражает 64 % солнечных лучей, достигших ее. Лишь вмерзшие в лед минеральные вещества придают этой луне характерный красноватый оттенок.

Поверхность Европы покрыта многокилометровым слоем льда

Если бы не близость к Юпитеру – а Европа находится от него в среднем на расстоянии в 670 тысяч километров, – то твердь льда, сковавшая ее, была бы недвижима навеки. Однако сила притяжения Юпитера так велика, что буквально «сминает» соседние луны, разогревая их. По этой причине весь ледяной панцирь, покрывающий Европу, давно пришел в движение. В нем разверзаются многочисленные трещины, напоминающие марсианские каналы, как их рисовали сто лет назад. В этих черточках и полосках – протяженность их порой превышает тысячу километров, а ширина самых крупных достигает 20 километров – для нас проступают очертания трубопроводов, шоссейных и железных дорог. Словно неведомая цивилизация оставила свои следы на этой неприметной, казалось бы, луне. Впрочем, полет фантазии будет немедленно обуздан, стоит лишь вспомнить, что подобным орнаментом покрыты и льды близ нашего Северного полюса. Льдины дрейфуют, надвигаются друг на друга. Очевидно, они плывут, под ними разлита вода – жидкая, теплая вода. Магнитометр зонда «Галилео» зафиксировал в недрах Европы, как и в недрах еще двух спутников Юпитера – Ганимеде и Каллисто – жидкий слой, проводящий электричество. Вероятно, это – соленая вода.

Впервые ученые заподозрили это в 1979 году, когда в окрестности Юпитера побывали межпланетные зонды «Вояджер-1 и -2». На фотографиях, переданных ими на Землю, были видны бескрайние ледяные просторы, изрезанные множеством линий. А вот привычных кратеров почти не было замечено. На Европе обнаружилось очень мало кратеров. Диаметр лишь трех из них превышает 5 километров.

Почему? Ведь метеориты не могли миновать Европу. Они по-прежнему падали на ее поверхность, и тамошняя панорама, как принято было считать, наверняка напоминала лунный пейзаж. Но нет! Как выяснилось, любые шрамы, отметившие Европу, разглаживаются, ведь слои льда, выстилающие ее поверхность, время от времени сдвигаются, стирая все вмятины. Как это похоже на льдины где-нибудь близ Шпицбергена!

Предположительно подо льдами Европы скрывается океан глубиной до 100 километров. Расчеты показывают, что количество воды в нем примерно в два раза превышает объем воды в Мировом океане на нашей планете. Пока астрономы могут лишь приблизительно оценить толщину льда, покрывающего этот океан. Некоторые полагают, что она достигает сотни километров, другие ограничиваются цифрой 10–15 километров.

Ученые пока не могут детально описать процессы, протекающие в недрах Европы. До недавнего времени считалось, что вода здесь не замерзает потому, что под действием приливных сил твердый остов спутника постоянно деформируются, и это приводит к выделению значительного количества тепла.

Однако в 2008 году Роберт Тайлер из Вашингтонского университета показал, что за счет процессов, протекающих в глубинах самого океана, может вырабатываться примерно в 2000 раз больше тепла, чем считалось ранее. Благодаря приливным силам, создаваемым Юпитером, в океане Европы могут возникать особого рода волны, и это приводит к выделению огромного количества кинетической энергии. За счет этих волн Европа разогревается гораздо эффективнее, чем за счет любых других факторов.

Возможно, в этом океане имеются даже такие образования, как «черные курильщики» – своего рода оазисы подводной жизни. На нашей планете в окрестностях этих гидротермальных источников, расположенных на дне океана, можно встретить популяции микроорганизмов, приспособленных к самым суровым условиям и готовых жить в вечной темноте. Там даже обитают трубчатые черви метровой длины и креветки. Они беззаботно плещутся в воде, поедая микроорганизмы, которых там видимо-невидимо.

А почему бы подобному сообществу не прижиться и на Европе? Не раз высказывались предположения, что в здешнем океане могла бы существовать жизнь. Почему бы там не оказаться архебактериям – древнейшей форме микроорганизмов? Ученые полагают, что на дне тамошнего океана тоже имеются гейзеры или вулканы, выбрасывающие ледяную массу. Под действием притяжения Юпитера каменная мантия спутника деформируется, растрескивается, смещается. В этих зонах активной тектонической деятельности вполне могли бы поселиться бактерии. Ведь вода, тепло и органические молекулы, как подчеркивают астрономы, «это основные составляющие жизни».

Сообщество бактерий могло зародиться еще миллиарды лет назад, когда Юпитер напоминал второе Солнце. Он светился раскаленным газовым шаром, и потому на соседних с ним лунах было сравнительно тепло. Впоследствии Юпитер остыл, Европа покрылась льдом, но жизнь могла приспособиться и к этим изменившимся условиям. По крайней мере некоторые организмы, населяющие Землю, умеют претерпевать, казалось бы, самые неподходящие для них условия.

Люди давно задаются вопросом: «Есть ли жизнь во Вселенной?» Быть может, ответ на этот важнейший вопрос, одолевающий человечество, таится буквально «у порога Земли». Если это так, то наши представления о Вселенной во многом изменятся. Неужели космос и впрямь изобилует жизнью? В последние десятилетия мы как-то отвыкли от этой мысли. Вселенная стала казаться нам безжизненной ледяной пустыней. Пример Европы убеждает в том, что даже подо льдом может теплиться жизнь.

Впрочем, по сообщению журнала «New Scientist», ученые НАСА еще несколько лет назад, оценивая результаты экспедиции «Галилео», пришли к выводу, что условия, существующие на Европе, гораздо враждебнее всему живому, чем считалось прежде. Например, на поверхности спутника обнаружены участки, покрытые концентрированной серной кислотой. Предположительно она проникла сюда из недр планеты – из простирающегося там океана. Источником серы могут являться подводные вулканы.

Никаких следов существования жизни на Европе пока не найдено. Ясность должны внести последующие экспедиции. Давно говорится о доставке на Европу «криобота» – зонда, который совершит посадку на этой планете, расплавит участок льда, а затем спустит под лед миниатюрную подводную лодку. Пока же следует завершить рассказ о Европе словами, которые произнес писатель Артур Кларк: «Я надеюсь, что там есть жизнь».

Огненный мир Ио

Еще в начале 1979 года, когда межпланетный зонд «Вояджер-1» находился на пути к Юпитеру, теоретики рассчитали, что, очевидно, Ио окажется «наиболее разогретым объектом Солнечной системы». Как можно предположить, на поверхности Ио «периодически возобновляются извержения вулканов».

Эти пророческие слова содержались в статье, написанной тремя американскими учеными и опубликованной в «Science» в канун прибытия «Вояджера» к цели. Там действительно обнаружились вулканы. Еще эффектнее было случайное открытие, сделанное 8 мая 1979 года, когда «Вояджер» уже взял курс на Сатурн. Его фотокамера зафиксировала на обратной стороне Ио громадные фонтаны. Этот спутник проявлял активность!

Теперь мы знаем, что Ио – вероятно, единственная, помимо Земли, планета Солнечной системы, где есть действующие вулканы. Однако если на Земле они расположены в зонах геологической активности, прежде всего, вдоль границ литосферных плит (пример тому – Тихоокеанское огненное кольцо), то на поверхности Ио вулканы распределены почти равномерно. При этом они выбрасывают примерно в сто раз больше лавы, чем земные вулканы, и лава эта необычайно раскалена.

Ио – это поистине огненная планета. Здесь постоянно происходят извержения вулканов. Всего за четыре месяца, разделивших визиты к этой планете зондов «Вояджер-1 и 2», в одних регионах Ио извержения прекратились, в других, наоборот, начались. По этой причине карта спутника все время обновляется, в чем убедился зонд «Галилео», прибывший к Ио двадцать лет спустя.

Ио, вероятно, единственная, помимо Земли, планета Солнечной системы, где есть действующие вулканы

Наиболее примечательная особенность рельефа Ио – сотни вулканических кальдер, диаметр которых достигает 400 километров, а глубина – нескольких километров. Есть здесь и многочисленные озера из расплавленной серы. Поверхность планеты переливается самыми разными цветами. Эту окраску ей придают отложения серы и различных сернистых соединений. Обширные участки покрыты потоками лавы, растянувшимися подчас на несколько сотен километров. Обнаружены здесь и «горячие точки». Их температура достигает почти 2000 кельвинов. Возможно, это – потоки расплавленных силикатов. Недавние наблюдения, проделанные Космическим телескопом имени Хаббла, показали, что этот материал насыщен натрием.

Происходящее на Ио напоминает процессы, наблюдавшиеся на Земле свыше трех миллиардов лет назад. До первой экспедиции межпланетного зонда к Юпитеру большинство астрономов было уверено в том, что поверхность его спутников, в том числе Ио, усеяна метеоритными кратерами, как и поверхность Луны. Ожидания не оправдались. Возраст поверхности Ио – всего несколько миллионов лет. Здесь почти нет кратеров – растекающаяся лава быстро сглаживает их.