Удивительная Солнечная система - Александр Громов

Возможный ответ: да, когда-нибудь станет; вопрос лишь в том, сколько времени понадобится гипотетическим бактериям Европы, существующим в крайне скудных условиях, чтобы эволюционировать хотя бы в эукариотных простейших, не говоря уже о многоклеточных организмах. Похоже на то, что звезды типа Солнца столько не живут…

В пользу того, что слой льда на Европе во всяком случае толще 3 км, говорит изучение метеоритных кратеров. Мелкие кратеры Европы похожи на кратеры Ганимеда и Каллисто – это характерные круглые впадины с центральной горкой. Однако начиная с диаметра 8 км в кратерах Европы и других космических тел начинает проявляться разительное несходство. Крупные (30 км и более) кратеры Европы и на кратеры-то не похожи – это концентрические кольцевые структуры из торосов, отчасти напоминающие годовые кольца на древесном пне (рис. 49 на цветной вклейке). Никакой впадины и центральной горки при этом нет. Ясно, что столкнувшиеся с Европой космические тела, образовавшие кратеры такого вида, пробили слой льда, и ясно, что эти тела были достаточно крупными. Отсюда вычисляется необходимая толщина льда: порядка 20 км, а может быть, и несколько больше.

Лишь по количеству ударных образований можно попытаться хотя бы приблизительно оценить возраст ледяной поверхности Европы. Тут прежде всего неясна вероятность столкновения, отсюда и весьма полярные оценки, сделанные разными учеными: от нескольких миллионов до миллиарда лет.

Несколько лучше известны глубинные слои. Анализ движения «Галилео» в гравитационном поле Европы позволил сделать вывод о том, что металлическое ядро этого спутника так же велико, как у Ио, его радиус может достигать половины радиуса

Европы. Что до водно-ледяной оболочки, то ее мощность оценивается в 80-170 км, причем наиболее вероятная величина – 100 км.

Европа имеет магнитное поле, напряженность которого относительно невелика, и весьма разреженную атмосферу с ионосферой. Атмосфера образуется вследствие выбивания изо льда молекул воды заряженными частицами, разогнанными магнитным полем Юпитера. Плотность ионосферы Европы во много раз меньше средней плотности юпитерианской ионосферы.

Третий галилеев спутник – Ганимед (рис. 50 на цветной вклейке) – крупнее Европы, Ио, Луны и т. д. Это вообще самый крупный спутник в Солнечной системе. По диаметру (5262 км) он больше Меркурия, но, имея среднюю плотность всего 1,93 г/см3, уступает ему по массе более чем вдвое. Между прочим, среди галилеевых спутников Юпитера наблюдается та же закономерность, что и среди планет: чем дальше от центрального «светила», тем ниже их средняя плотность. Это не так-то просто объяснить, если не предположить, что при формировании планет Солнечной системы внутри протопланетного диска вокруг Юпитера образовался свой локальный «протоспутниковый» диск с теми же основными свойствами, но в вопросе, как он взаимодействовал с большим протопланетным диском и почему не рассеялся, пока сохраняется много неясностей. Мы видим лишь конечный результат: четыре спутника с монотонно понижающейся плотностью (3,35; 3,04; 1,93 и 1,83 г/см3).

Так же, как и Европа, Ганимед покрыт слоем льда – куда менее чистого, смешанного с минералами, – под которым, возможно, находится соленый океан. Разница в том, что слой льда на Ганимеде толще, чем на Европе, а океан, если он вообще есть, представляет собой сравнительно тонкую жидкую прослойку между скальными породами и льдом. Ледяной покров Ганимед а гораздо темнее льдов Европы, что вызвано своеобразной вулканической деятельностью: время от времени на поверхность выбрасывается грязе-ледяная «лава». Ничего удивительного: если бы над любым из действующих вулканов Земли существовал слой льда мощностью в сотню километров, на поверхность выбрасывалась бы примерно та же смесь. Похоже на то, что примерно половина поверхности Ганимеда, некогда усеянная древними кратерами, впоследствии была покрыта этой грязной «лавой». Происхождение некоторых деталей поверхности вызывает споры, но в целом ясно, что разломы, сбросы и сдвиги имеют ту же причину, что на Земле, а некоторые детали объясняются вытеканием своеобразной ганимедской «лавы». Ко всему этому надо добавить метеоритные кратеры с центральными горками и без оных. Известны три длинные цепочки кратеров, образовавшиеся, видимо, вследствие падения обломков астероида или, скорее, кометы, разрушенной мощными приливными силами Юпитера, как это совсем недавно произошло с кометой Шумейкеров – Леви (об этом ниже).

Ганимед оказался первым спутником планеты, у которого было выявлено существование собственной магнитосферы. Причина магнитного поля кроется скорее всего в железном ядре, окруженном расплавленными породами, хотя выдвигались предположения о том, что причиной является движение слоя электропроводной воды под мощными льдами Ганимеда. Первая гипотеза кажется более предпочтительной: ведь приливные силы со стороны Юпитера действуют и на Ганимед (хотя, конечно, слабее, чем на Европу и тем более Ио), так что недра этого спутника или часть их вполне могут пребывать в расплавленном состоянии. О том же говорит и своеобразный вулканизм Ганимеда.

Любопытно, что весьма разреженная атмосфера Ганимеда, по-видимому, способна на то, что мы называем атмосферными явлениями. Во всяком случае, ряд областей Ганимеда покрыт инеем, правда, неясно каким – водяным или углекислотным? Но, так или иначе, иней выпадает на поверхность только из атмосферы.

Самый дальний из галилеевых спутников – Каллисто (рис. 51 на цветной вклейке) – выглядит скромнее всех. Это тело диаметром 4806 км – довольно холодный и сравнительно статичный мир. Приливное воздействие Юпитера ощущается и на нем, но еще слабее, чем на Ганнмеде. Соответственно, недра Каллисто разогреты гораздо слабее. Долгое время считалось, что Каллисто состоит из недифференцированной смеси горных пород и льдов, но после миссии «Галилео» выяснилось, что это не так. Собранные данные говорят о том, что процентов на 60 Каллисто состоит из довольно равномерно перемешанных каменистых пород, железа и сернистого железа, а остальные 40 % – плотно спрессованный лед. Частично эти «фракции» перемешаны. Судя по всему, геологическая история Каллисто была спокойной, без резких потрясений. В условиях холода геологическая эволюция не слишком массивного планетоида идет медленно, так что чисто железное ядро у Каллисто, похоже, так и не появилось. Считается, что ядро радиусом не более 25 % радиуса спутника состоит из смеси металлов с камнями, чисто ледяная кора имеет толщину максимум 350 км, а между ними лежит толстый слой камней со льдом. Нет особых оснований думать, что под слоем льда на Каллисто находится хотя бы тонкий слой воды.

Как следствие отсутствия металлического ядра, у Каллисто нет магнитосферы, во всяком случае, приборы «Галилео» ее не обнаружили. Вот что значит удаленность от «хозяина» – Юпитера: холодно, скучно, и даже своего магнитного поля нет! Зато поверхность сильнее изрыта кратерами. Вряд ли дело в том, что метеориты чаще падают на Каллисто, чем на другие галилеевы спутники, – скорее всего это не так. Просто поверхность Каллисто очень уж статична: ни торошения, как на Европе, ни грязевого вулканизма, как на Ганимеде. Соответственно, кратеры на Каллисто «живут» дольше.

О внешних спутниках Юпитера известно не так уж много. По всей видимости, это астероиды, некогда захваченные притяжением Юпитера. Они разбиваются на несколько групп по удаленности от планеты-гиганта. Леда, Гималия, Лиситея и Элара обращаются на расстоянии свыше и млн км от Юпитера; наклонение их орбит значительное; орбиты же Ананке, Карме, Пасифе, Синопе и других мелких спутников наклонены еще сильнее (так что движение у них обратное) и лежат еще дальше, на расстоянии свыше 20 млн км от Юпитера. (Между прочим, это половина расстояния от Земли до Венеры при их наибольшем сближении!) Наиболее крупное из этих тел – Гималия, его поперечник оценивается в 170 км, тогда как поперечник Ананке всего 20 км, а Леды – 10 км. Всего же к настоящему времени у Юпитера открыто около 60 спутников.

Примерно столько же спутников и у Сатурна. Эта меньшая, чем Юпитер, планета обзавелась столь же пышной свитой, хотя ее спутники большей частью меньше галилеевых спутников Юпитера. Но Титан! Единственный спутник, обладающий плотной атмосферой! С этого уникума и начнем.

По размерам Титан с его диаметром 5150 км является вторым по размерам (после Ганимеда) спутником планеты Солнечной системы. Он также крупнее Меркурия, но, имея плотность 1,9 г/см3, уступает по массе и Меркурию, и Ганимеду. Сила тяжести на Титане в 7 раз меньше земной, однако масса атмосферы Титана раз в 10 превышает массу атмосферы Земли. Атмосфера Титана в полтора раза плотнее земной и простирается намного выше над поверхностью.

Казалось бы, нонсенс. Как может тело сравнительно небольшой массы удержать такую атмосферу? Ответ довольно банален: атмосфера Титана очень холодна, а значит, кинетическая энергия молекул низка, их скорости просто недостаточны для того, чтобы покинуть планету. В прошлом выдвигались гипотезы, преисполненные надежды: а вдруг метан (парниковый газ все-таки!) обеспечивает атмосфере Титана настолько сильный парниковый эффект, что поверхность этого спутника нагрета почти до земных температурных кондиций? А если так, то на Титане, возможно, есть жизнь! Правда, сторонникам этой гипотезы приходилось идти на теоретические измышления, чтобы объяснить, как у тела с параметрами Титана вообще может существовать теплая и притом плотная атмосфера.