На Главную Гостевая Почта Журнал "Апокриф"

Л. В. Ксанфомалити

СПУТНИКИ ВНЕШНИХ ПЛАНЕТ И ПЛУТОН

Из множества спутников Юпитера... выделяются 4 галилеевых спутника, известных со времён Галилея... Это Ио (имя женского рода), Европа, Ганимед и Каллисто. Они выделяются большими размерами (от размеров Луны до размеров Меркурия) и близостью к планете. Известны ещё более близкие к Юпитеру спутники: это 3 совсем маленьких тела, открытых за последние годы, и Амальтея, имеющая неправильную форму (её размеры примерно 130 * 80 км). Вместе с ними галилеевые спутники образуют так называемую правильную систему, которая отличается компланарностью (расположением орбит спутников в плоскости экватора планеты) и почти круговой формой орбит. Если сравнивать их с положением нашей Луны, то Ио находится на 10 % дальше, а Каллисто - в 4,9 раза дальше Луны. Но из-за огромной массы Юпитера на один оборот вокруг планеты они затрачивают всего 1,8 и 16,7 суток...

Знакомство с системой Юпитера начнём именно с галилеевых спутников. Со времени их открытия они оставались одним из самых популярных объектов астрономических наблюдений. Но если бы астрономы тогда знали, какие чудеса творятся на этих небесных телах!..

Внутренние спутники Юпитера

Название

Радиус орбиты, тыс. км

Орбитальный период, сут.

Эксцентриситет орбиты

Наклонение орбиты к экватору планеты, рад.

Радиус спутника, км

Год открытия

Метис

127,96

0,295

0,000

0,00

20

1979

Адрастея

128,98

0,298

0,000

0,00

12 * 10 * 8

1979

Амальтея

181,30

0,498

0,003

0,45

135 * 85 * 75

1892

Теба

221,40

0,675

0,013

0,90

55 * 45

1979

Ио

421,60

1,769

0,004

0,04

1815

1610

Европа

670,90

3,551

0,009

0,47

1569

1610

Ганимед

1070,00

7,155

0,002

0,21

2631

1610

Каллисто

1880,00

16,689

0,007

0,51

2400

1610

Приливная энергия, рассеиваемая в недрах... Европы, значительно меньше [чем у Ио]. Первые сообщения после сближения с Юпитером космических аппаратов не указывали на какие-либо признаки извержений. Но в дальнейшем были опубликованы сведения о наблюдавшемся султане над лимбом спутника, имеющем в своём составе пары воды, аммиак и “попутные продукты”. Тем не менее, газовые извержения, столь типичные для Ио, на Европе, по-видимому, очень редки.

То, что предстаёт на снимках Европы, - это сплошная ледяная оболочка спутника. Вид её необычен. 100 лет назад была высказана нашумевшая идея о каналах на Марсе. Эти линии оказались всего лишь обманом зрения в условиях плохо различимых деталей на другой планете. Но вот на поверхности оранжево-коричневой Европы обнаружена вполне реальная густая сеть искривлённых пересекающихся линий. Вид поверхности Европы напоминает снимки Северного ледовитого океана, сделанные с орбиты искусственного спутника Земли. Учёные вначале осторожно отнеслись к напрашивающейся аналогии. Но спектральные измерения не оставляли места для сомнений: природа поверхности - водяной лёд и снег.

Крупномасштабные снимки принесли немало загадок. На одном из участков поверхности Европы видно много витков правильной циклоиды с шагом в несколько километров. Происхождение её остаётся непонятным.

Размеры и средняя плотность небесного тела позволяют сделать выводы о доле льда в общей массе спутника. При диаметре 3138 км и средней плотности 3,04 г/см3 Европа должна быть обогащена водой по сравнению с Ио и Луной. Поэтому первые выводы говорили о толщине ледяной оболочки 100 км. Дальнейшие оценки, однако, привели к более скромным цифрам. В недрах Европы также выделяется энергия приливных взаимодействий, которая как минимум поддерживает в жидком виде толстую мантию, а попросту говоря, глубочайший подлёдный океан. Благодаря небольшой, но заметной эксцентричности отбиты и гравитационному взаимодействию с другими спутниками рассеиваемая энергия довольно велика, поэтому океан может быть тёплым. Глубина океана составляет несколько десятков километров, а ледяной панцирь должен иметь толщину всего несколько километров. Эта оболочка хрупка и под действием перемещающегося приливного выступа иногда лопается, образуя доступ жидкой воды к безатмосферной поверхности спутника.

По-видимому, глобальная сеть линий - это трещины в толстой ледяной коре, вызываемые тектоническими процессами. Эти разломы не сопровождаются какими-либо движениями коры, а сами трещины заполняются быстро затвердевающим оранжевым раствором. Ширина разломов от десятков километров до 100 км, а их протяжённость достигает 3000 км и более. Изливающаяся вода мгновенно закипает и одновременно замерзает, а испарившаяся часть выпадает на поверхность в виде снега и инея в радиусе нескольких сотен километров от источника. Само кипение уносит очень много тепла; в условиях Европы слой льда в полметра образуется за несколько минут. Такая схема подтверждается высокой яркостью поверхности (обнажённый свежий иней и лёд) и, как уже говорилось, спектральными измерениями, указывающими на водяной лёд почти без примесей.

Как и в случае Ио, фундаментальным оказывается вопрос о возрасте поверхности. К сожалению, доступные пока космические снимки Европы имеют плохое разрешение, в основном около 20 км. На них практически отсутствуют метеоритные кратеры, эти “засечки” возраста. Добавим, что Европа - очень гладкий спутник (иногда говорят, “как бильярдный шар). Наибольшие перепады высот не превышают 50 м. Всё это можно понимать по-разному: либо как очень молодой рельеф, либо как существование какого-то механизма сглаживания рельефа. В пользу второго говорит высокая температура (жидкий океан воды) и способность льда в таких условиях к пластическим перемещениям (ледники).

Чтобы получить более однозначный ответ, была сделана попытка определить, насколько загрязнена снежная поверхность Европы серой... Сера выбрасывается с Ио, вытраивается в виде ионов в магнитосферу Юпитера и постоянно бомбардирует поверхность Европы. Плотность этого потока известна, поэтому содержание серы даёт оценку возраста. Измерения, выполненные с борта искусственного спутника Земли, дали следующие результаты: серы намного меньше, чем ожидалось, а средняя скорость выпадения осадков на поверхность за счёт извержения воды составляет не менее 10 см за 1 млн. лет. Отсюда сразу же следует вывод, что через трещины, не считая испарения льда с поверхности спутника, выбрасывается не менее 100 кг воды в секунду (конечно, для спутника в целом).

Дно подлёдного океана должно быть сложено из силикатных пород, составляющих основную часть массы спутника. Если в силикатной подводной коре Европы имеются места повышенного тепловыделения (подводные вулканы), в результате термохимического синтеза могут возникать сложные химические соединения. Правда, существование таких очагов сомнительно, так как масса Европы уступает массе спокойной в вулканическом отношении Луны. Но ведь и вулканизм Ио был сюрпризом.

Интерес к подлёдному океану Европы был стимулирован предположением о возможном существовании в нём жизни, пусть в самых простейших формах. По своему объёму океан Европы должен быть близок к земному, если его глубина составляет 50-60 км. При ускорении свободного падения на поверхности 132 см/с2 давление на его дне такое же, как на 4-километровой глубине земного океана. Известно, что жизнь на Земле появилась именно в океанах, но для океанов Европы имеется труднопреодолимое ограничение: отсутствие источников энергии, каким на Земле является солнечный свет. Жизнь и фотосинтез неразделимы. Правда, есть одно исключение: соединения серы, образующиеся при весьма высоких температурах подводных извержений, используются некоторыми микроорганизмами в хемосинтезе (химическом синтезе под воздействием тепла).

Есть и другие, столь же гипотетические идеи; например, поглощение света микроорганизмами в короткий период существования новых трещин в ледяном панцире планеты. Читатель, вероятно, сможет предложить ещё какую-нибудь идею. Но вернёмся к началу нашего рассказа: существование ледяной оболочки Европы доказано и сомнений не вызывает. Что же касается океана и связанных с ним предположений, то пока это только умозрительные гипотезы...

Массы и плотности галилеевых спутников

Параметр

Ио

Европа

Ганимед

Каллисто

Масса, г * 1025

8,92

4,87

14,9

10,75

Средняя плотность, г/см3

3,55

3,04

1,93

1,83

Под тонкой корой Ио находится разогретая и, вероятно, размягчённая силикатная мантия. Не исключено, что спутник имеет очень маленькое ядро из более тяжёлых каменных пород и льдов, не превышающее 2-3 % его массы. Поверхность покрыта отложениями серы, сернистого газа (в виде инея) и другими составляющими. Толщина отложений может достигать 20 км.

Внешняя оболочка Европы - водно-ледяная. Толщина покрова из льда - около 10 км, глубина океана - около 50 км. Силикатная мантия может быть нагретой, но далеко не до температур плавления. Если там и есть ядро из более тяжёлых пород, его масса не может быть более 1-3 % массы спутника.

Слой ледяной коры у Ганимеда и Каллисто должен быть толщиной около 75 км, причём в случае Каллисто должна быть значительная примесь каменных пород. Мантия силикатного состава доходит до центра спутников. Поверхность обоих тел покрыта бесчисленным количеством ударных кратеров, большинство из которых очень старые. Более молодые кратеры в некоторых точках обнажают незагрязнённую ледяную поверхность.

Проблемы спутников Юпитера, этой "минипланетной системы" в планетной системе, на редкость увлекательны. Здесь можно проследить многие закономерности, присущие Солнечной системе в целом, хотя есть и существенные отличия. Эта отрасль астрономии ныне быстро развивается.

Ио, Европа, Ганимед и Каллисто легко различаются с Земли даже в бинокль. Но поверхность этих спутников на снимках космических аппаратов учёные увидели впервые. Можно также представить себе вид Юпитера с галилеевских спутников, который должен выглядеть необычайно величественно. Например, с Ио Юпитер виден диском, по диаметру в 36 раз большим привычной нам луны. Остаётся добавить, что необычность оттенков и их сочетаний эмоционально производит впечатление незнакомой и привлекательной картины далёких миров.

ДАЙДЖЕСТ
Другие авторы о Новом Иерусалиме.
Hosted by uCoz