Александр Викторович Волков - 100 великих загадок астрономии
Мы наблюдаем на этой луне настоящий круговорот метана – подобно круговороту воды на Земле. Он встречается в жидком, газообразном и твердом состояниях – все зависит от температуры и атмосферного давления. В зимний период метан конденсируется, а затем в виде осадков выпадает на поверхность, где скапливается в ложбинах или испаряется, чтобы вновь просыпаться снегом или пролиться дождем. В летнее время он стремительно испаряется; озера мелеют или полностью пересыхают. Нигде в Солнечной системе мы не встречаем ничего подобного.
А не могут ли эту планету населять микроорганизмы, выделяющие метан? Некоторые исследователи уже высказывали догадку, что на Титане могла бы возникнуть жизнь в виде бактерий, питающихся «углеводородным снегом» и выделяющих метан.
По мнению французского химика Даниэля Кордье, микроорганизмы, обитающие в озерах и морях метана, могли бы использовать энергию, которая получается при реакции водорода и ацетилена. Впрочем, его коллеги настроены скептично. Ведь для выживания микробов важно не столько наличие ацетилена в озерах, сколько постоянное перемешивание углеводородов. Только благодаря этому ацетилен и водород могут вступать в реакцию.
Энтузиастов разочаровали и данные, собранные зондом «Гюйгенс»: метан поступает в атмосферу главным образом из глубин планеты, а не с ее поверхности. «Этот метан не биологического происхождения, а геологического: он высвобождается из недр Титана, где скопился еще в пору его формирования», – отмечает американский астроном Хассо Ниманн.
Новости с Титана продолжают прибывать. По словам астрономов, его поверхность похожа на калейдоскоп, и никогда не знаешь, что увидишь в следующий раз. Так, на радиолокационных снимках обнаружились темные дюны высотой от 100 до 150 метров – наподобие тех, что можно увидеть у нас в Намибии или Сахаре. Возможно, на Титане имеются и особые вулканы – «льдодышащие горы», которые выбрасывают замерзшую лаву, а также клубы газов.
Пейзажи Титана порой удивительно напоминают что-то родное, земное. Вот длинный ряд заснеженных вершин высотой до 2000 метров – еще один знакомый, прямо-таки альпийский образ. Этот горный хребет, похожий на складчатые горы у нас на Земле, сложен из пористого водяного льда. Его вершины покрывает необычный снег – россыпь кристалликов метана или других органических веществ.
Наличие такой особенности рельефа побуждает строить догадки о том, что ландшафты Титана могут быть порождены привычными для Земли грозными силами – перемещениями литосферных плит. Или же эти горы образовались потому, что на протяжении всей своей истории Титан постепенно сжимался, и на его поверхности возникали «складки»? По расчетам Джузеппе Митри из Калифорнийского технологического института, за 4,5 миллиарда лет радиус Титана уменьшился на 7 километров. Эта «усушка» и может вызвать появление складчатых гор. Впрочем, подобная гипотеза отнюдь не нова. Еще в XIX веке геологи объясняли возникновение таких гор, как Гималаи и Альпы, тем, что Земля сжималась. Лишь в 1960-е годы возобладала теория глобальной тектоники плит.
Пока мы только начинаем понимать природу Титана. Нас ждет еще немало открытий.
Грандиозные фонтаны Энцелада
Один из шестидесяти спутников Сатурна, Энцелад, если чем и запомнился астрономам прежде, то своей слепящей белизной. Ведь его отражательная способность – альбедо – приближалась к 100 процентам. У Энцелада самый высокий показатель альбедо среди планет Солнечной системы. Для сравнения: Луна отражает лишь 11 % света, и потому наши ночи так темны.
Плотность Энцелада – 1,29 граммов на кубический сантиметр – лишь немного превосходит плотность воды, так что спутник, очевидно, в основном состоит из водяного льда. Сравнительно небольшой ледяной ком, достигающий в поперечнике лишь 500 километров, – таков Энцелад, еще одна мертвая глыба, витающая в космосе. На поверку глыба оказалась «громокипящей». Это – одно из самых геологически активных тел Солнечной системы.
Ослепительно белый Энцелад залит льдом, как бескрайний каток. В северном полушарии эту равнину еще прорезают частые рытвины кратеров, но чем ближе к южному полюсу, тем тщательнее отполирован лед. Ямки затянуло им, будто откуда-то, шутили ученые, из шланга, замаскированного на полюсе, миллионы лет хлещет вода, мигом выстуживаясь и стирая неровности ландшафта.
Спутник Сатурна Энцелад и его ледяные гейзеры
В самом деле, на фотографиях, присланных зондом «Кассини», – а в 2008 году он приблизился к Энцеладу на расстояние 25 километров, – отчетливо были видны гейзеры близ его южного полюса. Время от времени здесь взлетают фонтаны водяного пара и замерзающих тут же капель воды, взмывая на высоту до 750 километров. Кристаллики льда мчатся с поразительной скоростью – до 2180 километров в час, а затем просыпаются инеем на поверхность луны, стирая щербины древних кратеров, или, отдалившись от нее, притягиваются Сатурном и, долетев до ближайшего кольца, опоясавшего планету, ввиваются в густую череду катышков льда. Каждую секунду с поверхности Энцелада уносится в космос до килограмма ледяной крупы, пополняющей кольцо Е.
С этого спутника взметывается столько вещества, что меняется даже магнитное поле Сатурна. Оно заметно деформировано близ южного полюса Энцелада. Это обусловлено тем, что Энцелад окутан облаком ионизованных частиц – у него есть своя атмосфера. Она состоит, прежде всего, из водяных паров, а также содержит углекислый газ, азот, водород и моноксид углерода. Почему такой крохотный спутник обладает воздушной оболочкой, ведь его массы недостаточно, чтобы удерживать атмосферу, пусть и очень разреженную? Окрестности Сатурна изобилуют атомами водорода и кислорода. Они образуются вследствие разложения молекул воды, покидающих Энцелад. Очевидно, воздушная оболочка спутника постоянно пополняется этими газообразными веществами. Гейзеры, словно сердце человека, пульсируют, продлевают ей жизнь.
По признанию астрономов, открытие гейзеров на Энцеладе явилось для них полной неожиданностью. До сих пор было известно, что действующие вулканы или гейзеры имеются лишь на трех планетах Солнечной системы – Земле, Ио и Тритоне, спутнике Нептуна. Что же до Энцелада, то ледяная пыль, как полагали, взлетает над ним после падений микрометеоритов.
Но раз есть гейзеры, имеются, наверное, и скопления воды, питающие их? Очевидно, подо льдом, покрывшим Энцелад, простирается незамерзающий океан. Вода там, по-видимому, соленая. В ней должен быть растворен хлорид натрия, то есть поваренная соль, ведь в струях, выбрасываемых из недр Энцелада, астрономы обнаружили натрий.
На фотографиях, сделанных в окрестности южного полюса, хорошо видны зеленоватые «тигровые полосы» – протянувшиеся параллельно разломы в толще льда. Их длина достигает 130 километров, а температура на пару градусов выше, чем окружающей местности. Предположительно, отсюда вырываются струи разогретой воды. В окрестности «тигровых полос» лед очень молод. По некоторым оценкам, его возраст составляет от 10 до 1000 лет.
В само существование океана здесь не верилось, ведь спутник находится в полутора миллиардах километров от Солнца и получает в сто раз меньше солнечного тепла, чем Земля. Поэтому вся жидкая вода здесь должна была давно заледенеть. Очевидно, недра спутника разогреваются под действием мощных приливных сил, буквально сминающих его, ведь с одной стороны, его притягивает к себе Сатурн, а с другой – соседние спутники – Мимас, Тефия и Диона.
Вот только почему разогревается лишь одна из областей спутника? Так, если на экваторе Энцелада температура равна всего 80 кельвинам (–193 °C), то на южном полюсе, который менее всего освещен солнечными лучами и где, как ожидалось, будет еще холоднее, – 110 кельвинам.
Лишь в 2007 году появилась убедительная модель, объясняющая особенности геологии Энцелада. Спутник движется по очень вытянутой траектории, расстояние от него до Сатурна, вокруг которого он обращается всего за 33 часа, периодически меняется. Поэтому сила притяжения Сатурна по-разному действует на него в различных точках его орбиты. Все зависит от того, как близко Энцелад поворачивается той или иной частью к соседней планете. Эти неравномерные нагрузки приводят к тому, что недра спутника то сжимаются, то растягиваются. Ввиду этих деформаций края ледяных разломов сдвигаются примерно на полметра – вперед, назад. Возникающего при этом трения достаточно, чтобы разогреть и даже растопить лед – при условии, что толщина ледяного щита составляет не менее пяти километров.
Исследователи из Германского центра авиации и космонавтики также опубликовали на страницах журнала «Icarus» модель процессов, протекающих в недрах Энцелада. Согласно их выводам, в районе южного полюса к поверхности планеты поднимается теплый лед, в то время как в другой области планеты наблюдается, наоборот, погружение холодного льда в глубь Энцелада. Вероятно, это происходит на северном полюсе. По оценке ученых, мощность, которая необходима, чтобы приводить в движение эти потоки, соответствует мощности двух крупных атомных электростанций. По-видимому, их заменяют в этом случае приливные силы, действующие на планету. Впрочем, пока не доказано, что эти силы могли пробудить в недрах Энцелада такого рода геологическую активность. Для ученых остается также загадкой, почему на соседней луне – Мимасе – не наблюдается никаких признаков подобной активности, хотя эта планета еще в большей степени подвергается воздействию приливных сил?
