Текст книги "Неразгаданные тайны Вселенной"
Автор книги: Алексей Архипов
сообщить о нарушении
Текущая страница: 22 (всего у книги 27 страниц)
Тайны Соляриса
Подобно разумному океану далекой планеты, придуманному С. Лемом, облачный океан Юпитера тоже показывает странные вещи. И порой настолько удивительные, что современная научно-популярная литература предпочитает о них помалкивать.
Например, видный астроном XIX века Дж. Саут (его именем назван кратер на Луне) 3 июня 1839 г. увидел на Юпитере громадное пятно поперечником в четверть диаметра планеты. По размеру оно превосходило даже Красное. И только наблюдатель приготовился измерить и зарисовать рекордсмена, как прямо на глазах оно стало светлеть в центре и почти исчезло за каких-то 34 минуты. Обычно, чем крупнее образование, тем дольше оно видно. Так, более скромное Красное Пятно существует уже не менее 330 лет. Дж. Стаут же видел, как уже через 34 минуты «жалкие откосы были единственными остатками пятна, которое за несколько минут до этого простиралось по меньшей мере на 20 000 миль». Нечто подобное видел и Г.С. Швабе.
Возможно, то были разбегающиеся волны от каких-то взрывов в таинственных глубинах юпитерианской атмосферы. А таковые там возможны. Огромные облака, превосходящие порой нашу Землю, непрерывно электризуются восходящими потоками воздушных масс. Там бушуют фантастически мощные грозы, вспышки молний которых неоднократно фотографировали станции « Вояджер» и «Галилей».Большие размеры облаков приводят к большей энергии электрического поля и соответственно к увеличению энергии разрядов. И если на Земле радар обнаружил молнию длиной более чем 150 км, то на Юпитере возможны тысячекилометровые разряды. Такие сверхмолнии могут быть в миллиард раз более мощными, чем наши типичные грозовые разряды в 1–2 км.
Понятно, облака Юпитера не могут двигаться быстрее скорости звука. Но именно сверхзвуковое движение и наблюдал Молесворт 20 декабря 1903 г. Он описал, как за считанные минуты возник блестящий поток от одного белого пятна к другому. Светило отечественной астрофизики, будущий академик В.Г. Фесенков писал об этом:
Гораздо более загадочное явление было наблюдаемо Молесвортом в Тринкомали (о. Цейлон), довольно опытным наблюдателем… Молесворт говорит, что он никогда не видел ничего подобного за всю свою долгую практику, но тем не менее он убежден в реальности этого явления.
Если мы примем с этим наблюдателем, что дело идет о передвижении материальных тел, то придется допустить, что материя обладала невероятной скоростью около 200 км в секунду…
Менее скандальна загадка наклоненных зон и поясов Юпитера. Как известно, период осевого вращения видимой поверхности Юпитера зависит от широты. Там сутки короче всего на экваторе и длиннее у полюсов. Неоднородное вращение выстраивает облака в полосы, параллельные экватору планеты. Это придает Юпитеру сходство с арестантом в полосатой одежде. Однако изредка наблюдатели видят исключения из этого правила – полосы, заметно наклоненные к экватору. В.Г. Фесенков перечисляет целый ряд таких случаев:
Чамберс опубликовал 2 рисунка Юпитера с полосами, наклоненными к экватору, которые 9 апреля 1860 г. простирались через весь диск. Наклонение было 32° на одном рисунке и 14° на другом.
Болл видел 9 декабря 1881 г. темную полосу в южной полусфере Юпитера, наклоненную к экватору на 15°. Замечательно, что граница темной полярной области была также наклонена на тот же угол.
Скривен Болтон наблюдал в течение 6 ночей наклонную темную полосу, соединяющие полосы V и VI.
Аманн в Аосте (Италия) видел 13 декабря 1902 г. часть полосы, наклоненной на 12° к экватору…. Что касается частоты этого явления, то Аманн говорит, что на 886 рисунках Юпитера, сделанных в течение 14 лет, подобные аномалии встречаются только 7 раз.
Известны и более поздние зарисовки таких феноменов.
Иногда возмущения атмосферы Юпитера так значительны, что планета утрачивает знакомый вид, вызывая сенсации в прессе. Например, 30 марта 1990 г. газета « Известия»сообщала следующее.
Изменения лика Юпитера – самой большой планеты Солнечной системы – зарегистрировали сотрудники Астрофизического института имени В.Г. Фесенкова Академии наук Казахской ССР. Установлено, что за последнее время на ней практически полностью исчезла южная экваториальная полоса облаков.
Что же случилось на далекой планете-гиганте?
– Нетипичный вид Юпитера свидетельствует о том, что в его атмосфере происходят особые динамические процессы, – пояснил доктор физико-математических наук В.Г. Тейфель. – Нам удалось получить наблюдательные данные, относящиеся к необычному состоянию атмосферы этой планеты в период 1989–1990 гг. Их обработка и анализ помогут установить причины грандиозных изменений на ней…
Оказывается, сходный с нынешним облик Юпитер имел треть века назад. Причем и тогда и сейчас изменения в его атмосфере совпали с периодами максимума солнечной активности.
Похоже планета тогда пережила настоящий катаклизм.
Во второй половине 1961 г. произошло радикальное изменение вида планеты. Наблюдалось образование на месте светлой экваториальной зоны широкого и очень темного экваториального пояса с одновременным исчезновением обычных южной и северной экваториальных полос. Эти грандиозные изменения сопровождались сильным увеличением яркости и цветности Красного Пятна и наступлением периода чрезвычайно активных процессов как в южной, так и северной полусферах.
Подобное превращение светлой экваториальной зоны Юпитера в темный пояс наблюдалось еще в 1872 г. Причины столь кардинальных изменений на планете остаются загадкой. Хотя профессор С.К. Всехсвятский видел в этих переворотах доказательство активного вулканизма на планете, под облаками там все же находится отнюдь не твердая поверхность, а колоссальный океан металлического водорода.
Избиение начальника богов
Летом 1994 г. страшные слухи будоражили общество – ожидались всякие беды, вызванные падением кометы на планету Юпитер. Комета благополучно упала, и, действительно, до нас докатились отголоски гигантской катастрофы в виде «цунами» научных статей о небесном столкновении. Результаты наблюдений, наконец-то появившиеся в научной печати, позволяют представить, как гигант Юпитер был нокаутирован небольшой кометкой…
Начало драмы. Роковая встреча прошла незамеченной еще за 2 года до катастрофы. 8 июня 1992 г. одну из скромных комет угораздило пролететь слишком близко от грозного Юпитера – всего в 21 тысяче км от вершин облаков, окутывающих исполинскую планету. «Нахалка» была тут же наказана – приливные напряжения разорвали ядро кометы «в клочки» (как минимум на 23 осколка) и они превратились в спутники Юпитера. С этого момента жить комете оставалось всего пару лет, что хватило лишь на один виток по новой орбите. От своего мучителя она смогла удалиться только на 50 млн км, когда 25 марта 1993 г. ее и заметили известные американские «ловцы комет» Кэролайн Шумейкер и Дэвид Лэви. Поэтому-то находка и была названа « комета Шумейкер-Лэви 9».
Вид объекта был весьма необычен – полоска туманного света, от которой тянулось много параллельных, явно кометных хвостов. Более крупные телескопы разрешили полоску в целую вереницу из 2 десятков светлых точек. Этот «поезд» осколков неумолимо несся навстречу своей гибели. Он должен был врезаться в Юпитер 16–22 июля 1994 г. Комета была вполне заурядной и поперечник ее ядра оценивался в 1 – 10 км. По сравнению с диаметром Юпитера (140 тысяч км) она выглядит несерьезно – весовые категории несоизмеримы. Но огромная скорость кометы в 60 км/с сделала ее опасным противником, ведь при ее падении должна была выделиться энергия, равная взрыву сотни миллионов мегатонн тротила, что эквивалентно полумиллиону тунгусских катастроф!
Поэтому научный мир начал лихорадочно готовиться к наблюдениям экзотического шоу. Были задействованы не только все наземные обсерватории и крупнейшие телескопы, но и космический телескоп Хаббл, находящийся на геоцентрической орбите, и зонд «Галилей»,летевший к Юпитеру. Огорчало лишь одно обстоятельство – катастрофа должна была случиться на… невидимой стороне планеты. Но с помощью «Галилея»,инфракрасной техники и слежения за яркостью спутников Юпитера астрономы надеялись заглянуть за горизонт. И это удалось…
Вскоре Юпитер был расстрелян как бы очередью из исполинского пулемета. Расправа началась 16 июля 1994 г. в 20 ч 12 м по Гринвичу. Зрелище было фантастически красивым для тех несчастных, кто мог бы его увидеть с вершин аммиачных облаков.
Вначале в ночном небе Юпитера замелькал целый ливень множества метеоров, превратившийся затем в почти сплошной поток огня, как бы вылетавшего из одной точки небосвода. Это на Юпитер обрушилась многотысячекилометровая оболочка из пыли и мелких осколков, окружавшая первый фрагмент ядра кометы. Огненный ливень длился уже полминуты, когда с шипением и грохотом появился сам фрагмент кометы в виде ослепительно яркого огненного шара, быстро летящего с запада на восток и разгоревшегося до такой степени, что его заметила межпланетная станция « Галилей»с расстояния в полтора раза большего, чем дистанция от Земли до Солнца. Светлую точку того потрясающего болида фотографирует и околоземный космический телескоп Хаббл.За болидом клубится широкий пылевой след, отражающий сияние болида и делающий его доступным для наблюдения с Земли. Через 16 секунд полета болид опускается глубоко в облака и виден как яркое туманное пятно далеко внизу.
Вдруг ужасный взрыв потрясает облачный океан и неописуемая вспышка пробивается к звездам. Пятно света внизу вспыхивает и расширяется, поверхность облаков вспучивается исполинским холмом. И вот уже над облаками зловеще горит гигантский шар газа гораздо более горячего, чем видимая поверхность Солнца. Поперечник шара исчисляется многими сотнями километров и продолжает расти со скоростью 17 км/с. Как при ядерном взрыве, вырастает «гриб» высотой в 3000 км. Он хорошо виден с Земли, поскольку поднялся уже выше горизонта! Затем миллионы тонн вещества начинают падать обратно на планету, разгоняясь до скоростей искусственных спутников Земли и нагревая при этом стратосферу до температуры плавления стали. При этом с Земли видна ярчайшая вспышка инфракрасного излучения, слепящая детекторы земных телескопов. Постепенно облако оседает, и на снимках Хаббяаостается лишь гигантское, почти плоское кольцо исполинской волны, быстро расширяющееся прочь от страшного места. А ведь с момента начала бомбардировки прошло всего 15 минут!
Светает… Юпитер поворачивает место удара к Земле, и взору изумленных людей предстает своеобразный «синяк». На фоне облаков хорошо видно темно-коричневое треугольное облако с Австралию величиной, окруженное двумя кольцами такого же цвета, расширяющимися, как круги, на воде, со скоростью 450 м/с. Широкий коричневый полумесяц охватывает своими рогами место падения снаружи, как бы обрамляя его. Это след осевшего облака выбросов. Химический состав коричневого вещества отметины остается пока неизвестным. Хотя, возможно, оно является полимером водородного цианида. По крайней мере, оптические свойства этого вещества подобны тому, что наблюдается в месте падения.
За неделю по Юпитеру было нанесено 23 аналогичных удара. Все куски кометы падали практически на одной параллели – 44 градуса южной широты, но на разных долготах. И постепенно на Юпитере появилась цепочка темных пятен, будто дыры от автоматной очереди. Коричневые облака размером в тысячи километров постепенно размывались ветрами, но были видны как слабая полоса в облаках даже 9 месяцев спустя. Разрушение кометы вызвало также увеличение плотности плазмы в ближайших окрестностях планеты, что привело к большому увеличению радиоизлучения радиационных поясов Юпитера и даже к заметным вспышкам полярных сияний около полюсов.
Однако, несмотря на богатство полученных результатов, обилие статей и научных форумов, уникальный эксперимент дал довольно мало для понимания физики и химии комет. Дело в том, что молекулы вещества кометы, столь желанного для исследователей, были разрушены чудовищной температурой при взрыве. Поэтому молекулы, обнаруженные после падения, вряд ли имеют прямое отношение к комете. Специалисты так и не смогли решить – принадлежит ли вещество коричневых облаков комете или же самому Юпитеру. Осталось также неясным, как глубоко в атмосфере происходили взрывы и соответственно какие вещества могли быть вынесены из недр Юпитера на суд астрономов. В печати появились даже сомнения: был ли объект Шумейкер-Лэви 9кометой, а не астероидом?
Следы прежних побоев?
Как часто повторяются такие катастрофы? Оценки специалистов расходятся в широких пределах. Так, ведущий российский специалист по Юпитеру В. Г. Тейфель за год до падения заявил в печати: «Это случается раз в 10 млн лет, но мы сможем это увидеть». К. Шумейкер же придерживался иной точки зрения: судя по обилию ударных кратеров на спутниках Юпитера, падение столь крупной кометы на Юпитер может происходить раз в столетие. Тогда резонен вопрос: а не наблюдались ли и ранее на Юпитере загадочные вспышки и внезапные появления темных пятен? Да, такие наблюдения были, но они не вызывали интереса у профессиональных астрономов.
Так, в « Дайджесте Астроклуба» (г. Краснодар) опубликовано сообщение нижегородского любителя астрономии Д.А. Ляха об увиденной им загадочной вспышке на Юпитере 13 июля 1986 г. «Вспышка была яркой, рубиново-красно-го цвета», – писал очевидец. Она длилась всего секунду и выглядела как звездочка.
А в « Известиях Русского Общества Любителей Мироведения»(1917 г., т. 6, № 5 (29). с. 263) В.М. Златинский сообщил о внезапном появлении в июле 1917 г. на диске Юпитера необычного «черного пятна» продолговатой формы. По размерам, внезапности появления и необычно темной окраске («пятно это настолько интенсивно, что является в настоящее время самым темным образованием на Юпитере») оно напоминает следы падений фрагментов кометы Шумейкер-Лэви 9!
Р. Хилл занялся систематическими поисками кандидатов в незамеченные падения комет на Юпитер. Он внимательно просмотрел множество зарисовок и фотографий планеты, сделанных с 1891 по 1943 г. При этом оказалось, что основной вклад в синоптическое слежение за планетой сделали любители астрономии, а профессионалы явно пренебрегали крупнейшей планетой (особенно в США). В этом смысле полезными оказались публикации Секции Юпитера Британской Астрономической Ассоциации.В них Р. Хиллу удалось разыскать 5 пятен-кандидатов в следы падений комет или астероидов, предположительно состоявшихся 25 октября 1895 г., в апреле – мае 1909 г., в мае – июне 1921 г., в январе – марте 1932 г. и 27–28 декабря 1941 г.
Сразу же разгорелась дискуссия. Директор Секции Юпитера Британской Астрономической АссоциацииДж. Роджерс подробно изучил ранее неизвестные, неопубликованные зарисовки тех пятен и отнес их к обычным облачным образованиям Юпитера, поскольку они появлялись в зонах возмущений атмосферы, нередко порождающих небольшие темные пятна. Но так как и кометы случайно могли попадать в многочисленные зоны возмущений, заключение эксперта трудно считать «закрытием» темы. К тому же и сам Дж. Роджерс оценил, что 2/3 падений комет могло быть незамеченным из-за плохих условий наблюдений и путаницы с другими пятнами Юпитера.
Масла в огонь спора подлила статья Т. Доббинса и У. Шихана о наблюдениях необычных групп компактных, короткоживущих темных пятен на Юпитере еще И.И. Шретером в 1785–1786 гг. Например, 26 октября 1785 г. он зарисовал цепочку из 5 темных пятен, протянувшуюся параллельно экватору планеты, чуть южнее его. Цепочка не походит на гирлянды голубых пятен Юпитера, но поразительно напоминает… следы падений фрагментов кометы Шумейкера-Лэви 9.Время жизни тех образований исчислялось днями, а не месяцами и годами, как у заурядных юпитерианских вихрей.
Мнения экспертов об этих образованиях разделились. Дж. Роджерс по-прежнему отнес все темные пятна к атмосферным возмущениям Юпитера, в то время как американский планетолог С.С. Лимай заявил: «По-моему, нет сомнения в том, что описанное Шретером было серией кометных ударов».
Вскоре японский любитель астрономии И. Табе обнаружил в библиотеке Парижской обсерватории неопубликованную записку «Новое открытие на шаре Юпитера»и рисунок темного пятна почти в центре диска планеты. Директор Парижской обсерватории Ж.Д. Кассини впервые заметил его 5 декабря 1690 г. 18 дней он зарисовывал, как пятно теряет округлую форму и вытягивается ветрами в цепочку из 3 неправильных пятнышек. Эти рисунки хорошо соответствуют результатам компьютерного моделирования размывки пятна юпитерианскими ветрами. И вполне может быть, что Дж. Д. Кассини видел след от падения одиночной кометы на Юпитер. Свыше 300 лет его рисунки не интересовали астрономов.
Казалось бы, какое нам дело до катастроф на Юпитере, ведь живем-то на Земле… Но крупные небесные тела падали и сюда (см. главу «Космические убийцы»).О них напоминают огромные кратеры-астроблемы на поверхности Земли. По-видимому, одна такая, но далеко не самая крупная из бывших катастроф, привела к гибели многочисленных динозавров…
Пока последствия катаклизмов планетарных масштабов приходится моделировать лишь с помощью компьютеров. Расчеты последствий падения на Землю космического тела размером в 1 – 10 км уже проведены в России и США. А насколько хороши те модели, помогут решить исследования аналогичных процессов на Юпитере, имевших место не на бумаге, а на самом деле. Ведь реальность всегда оказывается сложнее наших представлений о ней. Так, несмотря на многочисленные попытки предсказать детали падения кометы на Юпитер, теоретики не смогли предвидеть сложную структуру и оптические свойства остающихся следов.
Юпитер наглядно демонстрирует беспечному человечеству лишь одну из опасностей, таящихся в космической бездне…
«Галилей» спускается в ад
Человечество узнало о Юпитере гораздо больше, когда итальянский ученый Г. Галилей направил первый телескоп на эту планету. Теперь у него есть достойный однофамилец – «Галилей»– первый космический аппарат, созданный для орбитальных исследований Юпитера и посылки зонда в атмосферу планеты. После 3-летней задержки, из-за катастрофы космического корабля « Чеменджер», «Галилей»был запущен НАСА с борта космического «челнока» 18 октября 1989 г. 6-летний путь к Юпитеру был полон приключений. В 1993 г. станция пролетела около Венеры, исследовав эту планету. Дважды «Галилей»возвращался к Земле и получил ценные снимки обратной стороны Луны, в том числе первые снимки неисследованной космическими аппаратами области около южного лунного полюса. Эти сближения позволили станции набрать необходимую скорость для долгожданного перелета к Юпитеру. На этом этапе впервые с близкого расстояния были получены детальные изображения астероидов Гаспры и Иды, зарегистрировано плотное облако межпланетной пыли. Наконец, в декабре 1995 г. « Галилей» был выведен на орбиту вокруг Юпитера. Но, к несчастью, так и не удалось открыть основную антенну для связи с Землей, что сильно уменьшило объем информации, передаваемой через небольшую резервную антенну.
За 150 дней до прибытия к Юпитеру «Галилей»выбросил в космос атмосферный зонд, который взял курс на один из облачных поясов планеты. Материалы, опубликованные в журналах «Сайенс»и «Sky and Telescope», позволяют представить, как происходило это историческое событие – первое вторжение землян на Юпитер.
Итак, 7 декабря 1995 г. зонд, напоминающий летающую тарелку, вонзился в юпитерианскую атмосферу. Он падал в гигантскую прореху в облачном покрове планеты. Аппарату здорово «повезло», поскольку такие образования занимают лишь 1 % видимой поверхности планеты. «Дыра» величиною с нашу планету выглядела в земные телескопы зловещей темно-голубоватой бездной, пышущей жаром на инфракрасных снимках, полученных Хаббломс околоземной орбиты. Однако «жар» был весьма относительным, поскольку исходил от непрозрачного газового «дна» провала в облаках, где царил по нашим меркам трескучий мороз в -18 градусов по Цельсию.
Из-за мелкой технической неисправности зонд начал промеры параметров атмосферы на 53 с позднее, чем планировалось, – в нижней части самого верхнего слоя облаков из кристаллов аммиака, где давление было лишь в 3 раза меньше, чем на поверхности Земли. За бортом мороз в —140 градусов. Аппарат, медленно снижаясь на парашюте, пронизывает верхний ярус облаков из относительно крупных снежинок аммиака. Антенна зонда улавливает характерный радиотреск далеких грозовых разрядов, пронизывающих тучи в тысячах километрах от аппарата. Быстро теплеет до – 90 градусов Цельсия. Вскоре зонд пересекает второй ярус облаков толщиною в 10 км, состоящий из капелек гидросульфида аммония (NH 4SH), и оптика аппарата покрывается весьма дурнопахнущей «росой». Давление уже в полтора раза превосходит земное, и аппарат «выныривает» из облаков. Под ним чистый воздушный океан. Радиошум от молний становится заметно слабее. Но до спокойствия здесь далеко – зонд уносится ветром со скоростью смерча. Скорость воздушного потока почти не меняется с глубиной – 200 м/с! По мере погружения уменьшается различие между небом и «землей» – зонд как бы равномерно освещен со всех сторон. Быстро темнеет, и через 40 мин полета освещенность уменьшается в 100 раз, температура поднимается до +152 градусов, а давление достигает 13 земных атмосфер. Из-за невыносимого жара начинают давать сбои некоторые приборы зонда. Наконец, зонд замолкает навсегда, опустившись на глубину 160 км и достигнув уровня с давлением 22 атмосферы. Падая дальше, посланец Земли был раздавлен, как субмарина в океанской бездне, а его обломки постепенно превратились в капли расплавленного металла.
Однако так и не были обнаружены облака водяного пара, давно предсказанные теоретиками. Необычная сухость атмосферы Юпитера была подтверждена и в ходе других экспериментов. Так, бортовой масс-спектрометр вовсе не смог заметить воду, а зависимость температуры от давления во время спуска соответствует сухой, хорошо перемешанной атмосфере. Данные же радиометра свидетельствуют о том, что воды в атмосфере Юпитера раз в 10 меньше, чем ожидалось, исходя из химического состава Солнца. Поскольку Солнце и Юпитер образовались из единой газопылевой туманности, «недостача» воды, а значит, кислорода, на Юпитере является загадкой. Тем более что содержание основных химических элементов в его атмосфере близко к ожидавшемуся (водорода – 86 %; гелия – 14 %).