Текст книги "В нашей галактике"

Автор книги: Лев Мухин

сообщить о нарушении

Текущая страница: 9 (всего у книги 13 страниц)

Итак, рилли, огромные вулканы, долины, каньоны, лавовые потоки – все это мы можем отчетливо видеть на снимках поверхности Марса. Но едва ли не самой интересной особенностью марсианского рельефа являются русла рек. Открытие их было, пожалуй, самой большой сенсацией в исследовании Марса. Эти русла рек и являются серьезнейшим доказательством существования «райских» климатических периодов на Марсе, когда на поверхности планеты текли реки и, кто знает, быть может, именно в эти промежутки времени на Марсе расцветала жизнь.

Вот перед нами долина реки Мадим – ее длина около 700 километров, а извилистое русло древней реки Ниргал длиной около 400 километров. Протяженность русел рек между кратерами в области Хриса более 300 километров при перепаде высот около 3 километров.

Многие исследователи склоняются сейчас к тому, что огромные запасы воды сосредоточены на Марсе в его приповерхностном слое в виде вечномерзлых пород. И действительно, на поверхности планеты видны долины, на склонах которых много пустот типа карстовых образований в районах вечной мерзлоты Якутии. Очень сильные доказательства наличия воды в мерзлом состоянии под поверхностью дают фотографии некоторых метеоритных кратеров. На их склонах – характерные проявления типа грязевых потоков. При ударе поверхность нагревается, и жидкий грунт течет с вершины вниз.

Но есть еще более интересное предположение, состоящее в том, что на Марсе и по сегодняшний день существуют обширные водоемы и реки, впадающие в эти водоемы. Только водоемы покрыты сейчас слоем льда толщиной в десятки метров. Лед не виден на снимках, так как он, в свою очередь, закрыт слоем марсианских песков. И вот на глубине около 30 метров и нынче текут под поверхностью загадочной красной планеты огромные реки, впадающие в подземные или, точнее, в подмарсианские моря.

А может быть, главные запасы марсианской воды сосредоточены в его северной полярной шапке. По некоторым оценкам, ее толщина вполне сопоставима с толщиной ледяного щита Антарктики. А ведь там мощность льда около четырех километров, и именно там сосредоточено более 90 процентов пресной воды Земли.

Все изложенные выше гипотезы чрезвычайно интересны. Как говорил Воланд в «Мастере и Маргарите», они «солидны и остроумны». Но… это только гипотезы. Прямых доказательств обширных районов с вечной мерзлотой на Марсе нет. Подводных рек и морей не видно. Толщина полярной шапки точно неизвестна. Как же быть? Ведь мы не знаем, когда на Марсе вновь начнется «долгая весна». То, что не на жизни нашего поколения, ясно. А решить эти загадки очень хочется.

Я уже говорил о том, что существуют проекты и высадки людей на Марс и создания марсохода с автономным управлением. Если эти проекты будут реализованы лет через 20, многие читатели этой книги могут стать свидетелями поразительных открытий. Ну почему не предположить, что зародившаяся на Марсе в один из «райских периодов» жизнь не ушла под поверхность вместе с водой и в подземных морях Марса до сегодняшнего дня присутствуют экзотические, неизвестные нам формы жизни? Это, конечно, фантазия, но назвать ее совсем уж беспочвенной вряд ли можно.

Теперь два слова о спутниках Марса. Мужья редко слушаются своих жен. Существует даже французская поговорка, которая звучит примерно так: «Выслушай женщину и сделай наоборот». Американский астроном А. Холл вел тщательные наблюдения за Марсом в период знаменитого противостояния 1877 года. Он искал спутник Марса. Но многодневные наблюдения ничего не давали, и он решил прекратить бесплодные поиски. Супруга уговорила его поработать еще одну ночь, и Холл, будучи примерным семьянином (а быть может, ему просто надоело спорить), последовал совету жены, а не французскому рецепту. В результате этого курьезного случая и были открыты две луны Марса, получившие название «Страх» и «Ужас» – Фобос и Деймос.

Нельзя не рассказать о том, что существование этих лун было предсказано гениальным Д. Свифтом в «Путешествиях Гулливера». Самым поразительным является то, что лапутянские астрономы в великой книге правильно указали расстояние, на котором вращается Деймос вокруг Марса. А ведь книга была написана в те времена, когда астрономы просто не могли бы увидеть в свои маломощные телескопы спутники Марса…

Они совсем невелики. Размеры Фобоса в двух взаимно перпендикулярных направлениях 18 и 22 километра, а Деймоса – 10 и 16 километров.

На поверхности Фобоса видны параллельные борозды и кратеры от ударов. Пыль, покрывающая Фобос, глубокого черного цвета. Она отражает свет еще хуже, чем сажа. Быть может, эти спутники – одни из наиболее древних тел Солнечной системы. Нельзя исключить того, что они образовались из протопланетной туманности еще до рождения планет. Поэтому в космических исследованиях изучение малых тел Солнечной системы не менее важно, чем исследование планет.

Ну вот мы с вами и совершили небольшое путешествие по тому участку нашей Солнечной системы, где расположены планеты земной группы. Единственная планета, о которой мы не говорили, – это наша Земля. Небесное тело, примечательное во многих отношениях, а в первую очередь тем, что на ней присутствует высокоразвитая разумная жизнь. Объем книги просто-напросто не позволяет говорить о Земле столь же подробно, как, например, о Венере.

Объем накопленных к сегодняшнему дню знаний о нашей планете «породил» сотни томов научной литературы, посвященной и океанам, и атмосфере, и твердому веществу Земли. Даже беглое знакомство с нашей планетой требует отдельной книги, и поэтому «вернемся» на Землю чуть позже, когда мы будем говорить об обитаемых планетах в космосе. А сейчас отправимся дальше к планетам-гигантам, их спутникам и к самым дальним планетам Солнечной системы. Здесь, вдалеке от Солнца, нас ожидает немало загадочного.

Король планет

На расстоянии более 750 миллионов километров от нашего центрального светила движется король планет, несостоявшаяся звезда – Юпитер. Юпитер – Громовержец. У Юпитера четыре больших луны, Галилеевы спутники. В историографии системы Юпитера до сих пор идет спор: кто открыл его спутник первым – Галилей или С. Мариус, современник великого итальянца. Галилей горячо обвинял Мариуса в плагиате.

Вообще говоря, существуют некоторые указания на то, что за несколько месяцев до открытия спутников Юпитера Галилеем это сделал Мариус, но в современных учебниках астрономии имя Мариуса не упоминается, хотя именно он дал названия четырем лунам Юпитера – Ио, Европа, Ганимед, Каллисто – и, что гораздо важнее, установил параметры орбит точнее, чем Галилей. Читателю, знакомому с греко-римской мифологией, сразу станет ясно, что это имена возлюбленных грозного бога – Юпитера. Один из руководителей проекта «Вояджер», Д. Моррисон, остроумно заметил, что любвеобильность Юпитера дала бы возможность назвать женскими именами и другие одиннадцать спутников, и до сих пор еще не открытые луны этой планеты.

После смерти Галилея удалось выяснить, что Юпитер сильно сплющен. Его экваториальный диаметр 142 800 километров, а полярный лишь 133 500 километров. Для сравнения вспомним диаметр нашей Земли – 12 900 километров при сплющенности менее одного процента.

Масса Юпитера составляет 2·10 ³⁰граммов, что в 318 раз превышает массу Земли. Зная массу и объем, можно без труда вычислить плотность Юпитера – 1,34 грамма в кубическом сантиметре, несколько больше, чем плотность воды. Поэтому ясно, что планеты-гиганты, имеющие низкую плотность, обладают химическим составом, фундаментально отличающимся от состава планет земной группы.

Видимая «поверхность» Юпитера состоит из облаков, имеющих очень низкую температуру – около минус 140 градусов Цельсия. А вот если мы опустимся на сотню километров ниже этих аммиачных облаков, то там будет уже теплее, будут земные комнатные температуры. Из недр Юпитера идет мощный тепловой поток. Его величина 10 ¹⁷ватт, причем полюсы планеты теплее, чем экватор. За счет чего он образуется?

Мы уже говорили о том, что Юпитер – несостоявшаяся звезда. Всего в тысячу раз эта планета легче Солнца. Будь он примерно в 100 раз тяжелее, он бы стал не планетой, а звездой. Из-за гравитационного сжатия Юпитера со скоростью около 1 миллиметра в год тепловой поток из его недр в несколько раз превышает тепловой поток, получаемый им от Солнца. Теоретики рисуют нам такую картину раннего детства Юпитера: миллиарды лет назад «ребенок» был примерно вдесятеро больше, чем ныне. Зато светимость Юпитера за прошедшие 4,5 миллиарда лет уменьшилась в сотни миллионов раз.

В 1664 году в южном полушарии Юпитера заметили странный красноватый объект. Это было знаменитое Большое красное пятно, которое вскоре назвали Глазом Юпитера. На Юпитере появляются и белые пятна, но время их жизни куда меньше, чем у Большого красного пятна. Кроме всего этого, диск Юпитера исполосован красноватыми линиями, промежутки между которыми называют зонами.

В 1958 году в Англии вышла книга Б. Пика «Планета Юпитер». Долгие десятилетия в небольшой любительский телескоп он наблюдал диск Юпитера, и именно его сведения стали важнейшим источником для оценки перемен в поясах, зонах и пятнах. Стало ясно, что на Юпитере четыре главных полосы и пять зон. Правда, число их может меняться иногда прямо-таки катастрофически: менее чем за час огромные образования, размером до десяти тысяч километров, меняют форму, цвет и положение на диске!

У Юпитера есть и свои циклы активности в 90 лет и 20–22 года. Правда, в 1962 году вместо ожидаемого снижения активности астрономы наблюдали серьезные возмущения в атмосфере короля планет, существенно изменившие его внешний вид.

Ну а Большое красное пятно? Это, по-видимому, единственное постоянное или долгоживущее образование на поверхности планеты. Пятно – это красный эллипс величиной примерно с Землю (большая ось – 40 000 километров, малая – 13 000). Причем пятно то увеличивается, то уменьшается. По меркам земной жизни у этого Глаза Юпитера солидный возраст – более 300 лет.

Белые пятна, или белые овалы, как их еще называют, соседствуют с Большим красным пятном. Их линейная величина сравнима с размерами Луны. Появились они впервые в 1939 году. Планетологам не дает покоя неясная природа этих пятен и, конечно, Большого красного пятна.

Предположений высказано немало. Сначала думали, что Большое красное пятно всего лишь продукт деятельности огромного вулкана. Но мы-то сейчас знаем, что у Юпитера просто-напросто нет твердой поверхности. Затем решили, что пятно – это огромный остров, айсберг, плавающий в уплотненной нижней атмосфере Юпитера. Но и эта идея оказалась несовместимой со строением и динамикой атмосферы планеты. Сейчас полагают, будто пятно – это гигантский антициклон – вихрь с повышенным давлением. И будто бы время жизни этого чудовищного антициклона в атмосфере Юпитера может перевалить за десятки и даже сотни тысяч лет.

А почему пятно красное? Здесь стоит повнимательнее посмотреть на химический состав юпитерианской атмосферы. Ее основные компоненты – водород и гелий. В небольших количествах есть метан и аммиак, есть и следы воды, этана, ацетилена, гидрида германия, фосфина, окиси и двуокиси углерода и синильной кислоты. Предполагают, что самый верхний облачный слой состоит из аммиака, а пониже в облаках появляется гидросульфид аммония и вода. Но аммиак – бесцветный, а на Юпитере много желтого и красного. Скажем сразу, причина окраски Юпитера неизвестна, хотя пишут, что желтые и оранжевые органические полимеры могут образоваться из смеси метана и аммиака при разрядах молний. В подтверждение этой мысли были даже проделаны соответствующие лабораторные эксперименты. Эксперименты поведали, что окрасить пятно может красный фосфор, который, в свою очередь, может образоваться в самых верхних слоях атмосферы под влиянием ультрафиолета Солнца на фосфин (PH ₃). Ну а как же тогда быть с маленькими красными пятнами на диске Юпитера? Ведь их высота не столь велика, как у Большого красного пятна. Этот вопрос не решен.

Пожалуй, хватит о пятнах. На Юпитере и, кроме них, немало интересного. Так же как и Земля, Юпитер обладает магнитным полем, но оно во много раз мощнее, соответственно мощнее и его радиационные пояса.

Атмосфера Юпитера вместе с облаками простирается на тысячу километров. Ниже плещется океан жидкого водорода глубиной в 25 тысяч километров. Еще ниже – зона жидкометаллического водорода, сменяющаяся морем жидкого гелия (глубина 1000 километров). Правда, это лишь предположение. И только самый центр Юпитера (что, впрочем, тоже весьма проблематично) представляет собой силикатное ядро (диаметр 24 000 километров). Давление в центре Юпитера – десятки миллионов атмосфер, а температура около 30 000 градусов Кельвина.

Мы уже говорили в одной из предыдущих глав о новой научной информации, полученной с космических аппаратов «Пионер» и «Вояджер», когда они пролетали мимо Юпитера и его спутников. Здесь и открытие колец Юпитера, и вулканы на Ио, и новые данные о поведении атмосферы Юпитера и Большого красного пятна, и многое другое. Чтобы портрет Юпитера был достаточно полным, надо поговорить о всех этих результатах чуть подробнее.

8 марта 1979 года «Вояджер-1», направив объективы телефотометра на Ио, получил «историческую» фотографию. Когда инженер-навигатор «Вояджера-1» Л. Морабито отработала ее на компьютере, то не поверила своим глазам, увидев облако над этим спутником Юпитера. Ведь было хорошо известно, что у Ио нет атмосферы в обычном понимании этого слова, а здесь, на фотографии, облако на высоте сотен километров от поверхности.

Весь следующий день она пыталась исключить возможные ошибки и лишь после этого показала фотографию членам научного комитета. «Это извержения вулкана», – заявили они в один голос, и 12 марта сообщение об этом удивительном открытии пошло в прессу.

В течение последующих нескольких дней было открыто еще семь действующих вулканов на самом близком к Юпитеру спутнике. А тут еще было обнаружено горячее пятно около вулкана Локи с температурой на 150 градусов Кельвина горячее, чем окружающая поверхность. Почему лишь на одном спутнике Юпитера есть действующие вулканы?

Ио расположен к Юпитеру ближе всех Галилеевых лун. Не считая трех маленьких спутников. И возможно, что приливные взаимодействия являются мощным источником энергии, разогревающим недра Ио и вызывающим фантастические извержения на его поверхности. А быть может, справедлива гипотеза американского астрофизика Т. Голда и советского ученого Э. Дробышевского.

Дело в том, что «Вояджер» открыл электрический ток силой более миллиона ампер, текущий от Ио до Юпитера. Горячие пятна на поверхности Ио могут служить местами проникновения электрического тока в тело спутника. А значит, в этих местах температура будет повышаться еще больше. И недаром одно из горячих пятен на поверхности Ио расположено рядом с действующим вулканом Локи.

Э. Дробышевский считает, что за 4 миллиарда лет своей жизни Ио мог потерять при извержениях количество воды, эквивалентное слою льда толщиной около 1000 километров.

Очень интересна его мысль о том, что небольшой спутник Амальтея, его размеры менее 200 километров, представляет собой остаток более крупного небесного тела. Другими словами, когда-то, миллиарды лет назад, было не четыре, а пять крупных спутников. Кроме известных четырех, был еще пятый, гипотетический – Амальтио, но поскольку орбита его находится еще ближе к Юпитеру, чем орбита Ио, все эффекты, возникающие за счет протекания униполярного тока между спутником и Юпитером, должны были быть для Амальтио еще сильнее. Вследствие этого, говорит Дробышевский, Амальтио был буквально испепелен Юпитером – Громовержцем несколько миллиардов лет назад, а сейчас остался лишь маленький его обломок неправильной формы – Амальтея…

Еще ближе к Юпитеру, чем Амальтея, находится 14-й спутник Юпитера – Адрастея, который, как полагают, может давать материал для колец Юпитера. Этот спутник был «открыт» студентом Калифорнийского технологического института Д. Джевиттом, который проводил детальный анализ фотографий «Вояджера-2» и сумел увидеть на них то, что проглядели другие, а весной 1980 года между Ио и Амальтеей был обнаружен (тоже при более тщательном просмотре материалов «Вояджера-1») 15-й спутник Юпитера, имеющий пока лишь номенклатурное обозначение 1979 J ₂.

Мы сейчас не будем говорить о малых телах в системе Юпитера. Ведь размеры пятнадцатого спутника всего около 75 километров. Это, правда, побольше, чем размеры Фобоса и Деймоса, но и Юпитер больше, чем Марс.

Вернемся к Галилеевым лунам. Хотя их существование известно более трехсот лет, «Вояджеры» открыли нам поистине четыре новых мира. Юпитер со своими спутниками напоминает Солнечную систему в миниатюре. И конечно, огромные Галилеевы спутники (Европа чуть меньше Луны, а Ганимед размером почти с Марс) заслуживают того, чтобы поговорить о них подробнее.

Итак, начнем с Каллисто, самого удаленного от Юпитера большого спутника, спутника с наименьшей плотностью: 1,8 грамма в кубическом сантиметре, и второго, после Ганимеда, по своим размерам. Его диаметр 4840 километров. Он наименее геологически активный среди больших спутников Юпитера. Вся поверхность Каллисто покрыта кратерами, диаметр которых достигает ста километров. Как будто спутник переболел космической оспой миллиарды лет тому назад. Это мертвый с точки зрения геологов мир, но очень интересный для изучения роли метеоритных ударов в формировании поверхности планет.

Самый большой из Галилеевых спутников – Ганимед (его диаметр примерно 5270 километров) – чуть плотнее Каллисто, 1,9 грамма в кубическом сантиметре. По-видимому, такая плотность может означать, что и Ганимед и Каллисто состоят наполовину из горных пород, а наполовину из… воды.

Чем ближе к Юпитеру расположен спутник, тем он более геологически активен. Поверхность Ганимеда сильно отличается от поверхности Каллисто. Если на Каллисто видны практически одни лишь кратеры, то на Ганимеде есть районы с ясно выраженной тектонической деятельностью: долины, террасы, горы. В то же время значительная часть поверхности Ганимеда напоминает поверхность Каллисто.

Очень интересен тот факт, что на Ганимеде есть такие участки коры, которые как будто подтверждают соображения о тектонике плит. Мы видим на фотографиях образования, типичные при движениях одного участка коры относительно другого. На поверхности Ганимеда есть лед, что дало возможность выдвинуть идею о существовании водно-ледяной мантии на Каллисто и Ганимеде. А это, в свою очередь, породило соображения о том, что в мантиях этих спутников Юпитера может существовать жизнь. Это предположение, на мой взгляд, маловероятно и труднопроверяемо, но мы знаем, что природа любит преподносить нам сюрпризы.

Из-за того, что на поверхности Ганимеда есть лед, он может иметь атмосферу. Экспериментально эта атмосфера не была обнаружена «Вояджерами», но оценки показывают, что ее плотность не превышает одной миллиардной от плотности земной атмосферы.

Разница между Ганимедом и Каллисто поразительна, но сегодня никто не знает, почему возникли столь сильные различия. Быть может, из-за того, что температура на Ганимеде чуть выше, чем на Каллисто, там работает какой-то «пусковой» механизм, превращающий геологически мертвую планету в живую. Но это пока лишь слова…

Европа на 15 процентов меньше Луны и имеет довольно высокую плотность, 3 грамма в кубическом сантиметре. Такая плотность вполне допускает существование льда на этом спутнике, и оценки показывают, что, если бы весь этот лед поместить на поверхность, он образовал бы кору толщиной около 100 километров. Поверхность Европы покрыта полосами шириной до 70 километров и длиной от сотен до нескольких тысяч километров. О геологии Европы известно меньше, чем о геологии остальных Галилеевых лун.

Об Ио мы уже говорили. Мне хочется лишь отметить, что у Ио на поверхности обнаружены огромные количества серы. Это дало возможность построить очень экстравагантную модель. Американский геолог С. Киффер предположил, что большую часть поверхности Ио занимает корка, состоящая из смеси твердой серы и твердой двуокиси серы. Под коркой – море из смеси твердой серы и жидкой двуокиси серы, а еще ниже море из расплавленной серы в несколько километров глубиной. Во время извержений вулканы выбрасывают 100 тысяч тонн материала. Охлаждаясь, он в виде серного дождя выпадает на поверхность Ио. Но около десяти тонн в секунду ускользает и переносится по магнитным силовым линиям к Юпитеру.

Ио – во всех отношениях удивительный мир. В сотнях миллионах километров от Земли находится небесное тело, гораздо более активное, чем наша Земля. Процессы, идущие на Ио, бесспорно сегодня поняты не до конца.

Информация, полученная с «Вояджеров» относительно системы Юпитера, еще многие десятилетия будет будоражить умы планетологов. Но впереди нас ожидают новые открытия. В середине 80-х годов к Юпитеру отправится новый космический аппарат под названием «Галилео». На высоте 450 километров над юпитерианскими облаками от него отделится зонд-камикадзе, то есть зонд, которому вскоре суждено будет погибнуть. На высоте 90 километров над облаками откроется парашют и начнется плавный вход аппарата в атмосферу Юпитера. Вот тогда мы узнаем гораздо больше о тайнах короля планет. Пока же проследуем вместе с «Вояджерами» к Сатурну и его спутнику Титану.

Тайны Сатурна

Вспомним сначала, как был озадачен великий Галилей, впервые увидевший кольца Сатурна. В свой весьма несовершенный телескоп с увеличением всего в 30 раз он смог увидеть, что вблизи Сатурна находятся какие-то придатки. На самом деле он видел части кольца сбоку от планеты и промежутки, отделяющие кольцо от самого Сатурна. Поскольку в то время никто и предположить не мог, что у Сатурна есть кольцо, Галилей думал, что планета имеет по бокам нечто вроде спутников, хотя, конечно, в этом случае совершенно было непонятно, как решить вопрос с их вращением. И Галилей заколебался. А заколебавшись, последовал традиции: опубликовал зашифрованный текст своего открытия – анаграмму.

Публикация анаграммы имела свои неоспоримые достоинства. Если открытие будет подтверждено, приоритет все равно за Галилеем. Если наблюдения ошибочны, анаграмма умрет вместе с автором, поскольку 300 лет назад еще не было способов дешифровки сообщений. Правда, Кеплер пытался расшифровать анаграмму Галилея, но сделал это неверно, так как выбросил из анаграммы две буквы. В результате он получил следующую фразу (в переводе на русский): «Привет вам, близнецы, Марса порождение». Кеплер ошибся лишь частично, поскольку у Марса, как мы знаем, действительно оказалось два спутника. На самом же деле Галилей записал следующую фразу: «Высочайшую планету тройною наблюдал». Вся эта забавная история более подробно изложена в прекрасной книге профессора Воронцова-Вельяминова «Очерки о Вселенной».

Совершенно ясно, что для земного наблюдателя очень важно, под каким углом расположены кольца Сатурна. Поскольку они очень тонки, то, если смотреть на них «с ребра» в слабый телескоп, их можно и вообще не увидеть. Так что задача была не простой, и недаром X. Гюйгенс, который первым понял, что Сатурн окружен кольцом, и объяснил все вариации, происходящие при наблюдениях, тоже зашифровал свое открытие анаграммой.

Гюйгенс решился открыто расшифровать ее только через три года после опубликования, когда убедился в правильности своих результатов. Запись Гюйгенса выглядела так: «Кольцом окружен тонким, плоским, нигде не прикасающимся, к эклиптике наклонным».

Вообще говоря, такой метод научных публикаций стоит взять на вооружение некоторым авторам – любителям дешевых научных сенсаций, которые, не колеблясь ни секунды, печатают статьи и книги, полные сомнительных, а иногда и полностью лженаучных сообщений. Но вернемся к кольцам Сатурна, которые в 1980 году были сфотографированы с космических аппаратов, сотни лет спустя после анаграмм Галилея и Гюйгенса.

В ноябре 1980 года, когда начались съемки Сатурна и его колец с расстояния в 8 миллионов километров, фотографии стали приносить сюрприз за сюрпризом. Выявилось, что кольца состоят из 95 концентрических полос, на которых, в свою очередь, можно различить около тысячи деталей, напоминающих канавки граммофонной пластинки. Чуть позже данные «Вояджера-2» продемонстрировали, что у Сатурна десятки тысяч колец. Заодно были открыты и несколько новых спутников Сатурна. До полетов «Вояджеров» было известно 10 спутников Сатурна. Сейчас – 17.

Кольца Сатурна именуют буквами латинского алфавита: внутреннее, самое близкое к планете, называют кольцом C, подальше – кольцами B, A… «Вояджеры» открыли новые кольца D, F, G, E. Самое невероятное – это структура кольца F, которое само состоит из трех отдельных колец, как бы переплетенных в жгут. Как такое объяснить законами небесной механики?

Главная головоломка с кольцами Сатурна (кстати, похожая на загадку колец Юпитера) – их устойчивость, вернее, неустойчивость. У них не может быть, как говорят планетологи, космогонический возраст, то есть возраст, близкий к возрасту Солнечной системы. Следовательно, некий источник снабжает кольца соответствующим материалом.

Высказана идея, что совсем недавно, несколько тысяч лет назад, взорвался Титан – громадный спутник Сатурна. И взорвался он из-за электролиза льдов под воздействием тока (вспомним Ио), текущего через его тело. Так вот, ледяные и горные осколки после чудовищного взрыва будто бы и пополняют веществом кольца Сатурна. Увы, последние данные о Титане делают эту гипотезу не очень-то правдоподобной, хотя она и красива.

Писали и о том, что кольцо F состоит из плазменных шнуров. Но это уж совсем невероятно: для шнуров требуется такая высокая плотность плазмы, что она явно будет неустойчива.

Очень интересную гипотезу по поводу происхождения колец Сатурна и их особенностей выдвинул сотрудник Института космических исследований В. Давыдов. Множество отдельных очень узких элементов, из которых состоят кольца, Давыдов объясняет тем, что в пространстве между кольцами находятся «дымящие» тела, непрерывно снабжающие кольца веществом в виде микрочастиц. Общее количество этих «дымящих» тел достигает тысячи.

Эти тела представляют собой кометоподобные образования, которые постепенно разрушаются, питая своим веществом кольца Сатурна. В этом случае все особенности кольца F получают достаточно естественное объяснение. Неровности нитей могут быть обусловлены не только гравитационными возмущениями, но и вращением «дымящего» тела и неравномерностью выделяющегося из него дыма. Скорость вылета микрочастиц из «дымящего» тела невелика – около 10 метров в секунду.

Но не только кольцо F поставило после полета «Вояджеров» ряд сложных вопросов. На многих снимках кольца В мы видим темные полосы размером более 7 тысяч километров, которые имеют радиальную структуру и вращаются вокруг Сатурна. Они сохраняют свою форму в течение продолжительного времени. Ученые назвали их «спицами». Предполагается, что «спицы» – облака мелких наэлектризованных частиц, вытолкнутых из плоскости кольца и увлекаемых магнитным полем Сатурна.

В. Давыдов предложил другую гипотезу. Он считает, что если в кольце есть удлиненные частицы, то они под воздействием магнитного поля планеты ориентируются перпендикулярно плоскости кольца и поднимаются как ворс на бархате.

Очень интересно поведение двух спутников Сатурна – S ₁₀и S ₁₁. Подумать только – они обращаются вокруг Сатурна практически по одной орбите! Минимальное расстояние между ними всего каких-то 50 километров! В то же время размер S ₁₀около 100, a S ₁₁– около 65 километров. Казалось бы, в точке сближения они неминуемо столкнутся. Однако этого пока не было. Почему? Одно из объяснений таково: в тот момент, когда S ₁₀и S ₁₁сближаются, происходит так называемое «возмущение» их орбит, и спутники по подковообразной траектории огибают друг друга.

Поговорим теперь об одном из самых замечательных тел Солнечной системы, о луне Сатурна – Титане. Это самый большой из спутников Сатурна. Единственная из лун Солнечной системы, которая имеет плотную атмосферу, причем более плотную, чем наша Земля. Мало того, вполне возможно, что Титан и Земля – два члена семейства Солнца, которые имеют океаны на своей поверхности. Только земные океаны абсолютно непохожи на океаны Титана.

Титан был открыт X. Гюйгенсом весной 1655 года. Около двух веков он оставался безымянным, до тех пор, пока сэр Д. Гершель не решил дать названия семи известным к тому времени спутникам Сатурна. Название было вполне удачным, так как по своим размерам с учетом атмосферы Титан – самая большая из лун Солнечной системы, а размеры твердого тела Титана (радиус 2575 километров) превосходит лишь Ганимед, радиус которого 2640 километров. Первым, кто сказал об атмосфере Титана, был каталонский астроном Д. Солá. Сейчас трудно сказать, действительно ли видел атмосферу Титана Сола. Он скомпрометировал себя ошибочными публикациями об облаках над спутниками Юпитера. Тем не менее после публикаций Сола сэр Д. Джинс включил Титан как пример в свои знаменитые расчеты об ускользании атмосфер с различных планет Солнечной системы. Джинс показал, что если температура Титана находится в пределах 60–100 градусов Кельвина, то вещества с молекулярным весом более 16 никогда не смогут оставить луну Сатурна.

Много газов имеют молекулярный вес свыше 16, и среди них наибольший интерес представляет аммиак, который присутствует в атмосферах Юпитера и Сатурна, но аммиак при тех температурах, которые предполагались на Титане, не мог бы существовать в виде газа, он должен быть твердым, замерзать. Есть, конечно, и другие газы: аргон, азот, но поиски их были затруднены тем обстоятельством, что эти газы не поглощают свет в инфракрасной области. Поэтому астрономы стали искать в атмосфере Титана метан (молекулярный вес равен 16), и в 1944 году Д. Койпер из Чикагского университета обнаружил его при исследовании спектров Титана.

В течение последующих перед полетом «Вояджера» десятилетий появились дополнительные модели атмосферы Титана. Многие из них были противоречивы.

К концу 70-х годов остались лишь две конкурентоспособные модели. Согласно одной из них температура поверхности Титана 86 градусов Кельвина, давление у поверхности 20 миллибар, около 0,02 давления у поверхности нашей Земли, а атмосфера на 90 процентов состоит из метана. Эту модель предложили ученые из Принстона. Д. Хантен, о котором мы упоминали ранее, был не согласен с этой моделью. По его мнению, атмосфера Титана должна состоять из азота, температура у поверхности – около 200 градусов Кельвина, а давление в тысячу раз больше, чем давали его коллеги из Принстона, – около 20 бар, то есть в двадцать раз больше, чем на Земле. Эксперименты, проведенные в ноябре 1980 года, когда «Вояджер» прошел всего в 7 тысячах километрах от Титана, прояснили картину и позволили понять истинное положение вещей.