Лев Мухин - В нашей галактике
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 2·1030 граммов, 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 1017 ватт, 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 (PH3). 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.
