Загадочный Нептун

Notice: Undefined offset: 32 in /var/www/www-root/data/www/374.ru/tpl_text/text_picture.php on line 73
В декабре 1612-го и январе 1613 года Галилео Галилей, направляя в небо телескоп, дважды всматривался в неприметную звездочку, о чем и сообщал в своем журнале наблюдений. Он не придал особого значения очередному тусклому пятнышку на небосклоне. Быть может, приглядись он тогда к этой "точке во тьме", то приметил бы, что она движется, и тогда история исследования Солнечной системы пошла бы иным путем. Ведь невзрачное пятно, по которому скользнул взглядом Галилей, было планетой Нептун, открытой лишь в 1846 году.

За много лет до этого, в 1781 году, английский музыкант и астроном Уильям Гершель вместе со своей сестрой Каролиной открыл планету Уран. Однако через некоторое время была замечена странная вещь. Новая планета не подчинялась закону Ньютона. Она неизменно отклонялась от расчетной траектории. Порой расхождение достигало двух угловых минут. Для астрономии это — огромная разница.

Самые смелые исследователи заподозрили, что Уран столкнулся с кометой и теперь "кувыркается", не имея возможности вернуться на расчетную орбиту, или же неподалеку от него находится неизвестная планета. И все-таки общее мнение астрономов склонялось к тому, что "мы не сумели пока с надлежащей точностью вычислить гравитационное воздействие Сатурна, а потому ошибаемся, предписывая Урану орбиту".

Лишь в середине XIX века английский астроном Джон Адамс и его французский коллега Урбен Леверье независимо друг от друга вычислили орбиту гипотетической планеты, и вскоре, 23 сентября 1846 года, та была найдена в предначертанном ей месте небосвода. То был триумф ньютоновской механики. Стало ясно, что к любым "возмущениям" в движениях небесных тел надо относиться всерьез.

Немедленно в английских и французских газетах разгорелся ожесточенный спор о приоритете. Коллеги-соперники были воистину лед и пламень, фанфары и сурдина.

Леверье с размахом чествовали в Париже и позднее произвели в офицеры Почетного легиона. В Парижском университете для него была основана кафедра астрономии. Он стал почетным членом академий наук в Санкт-Петербурге и Геттингене. Он благожелательно отнесся и к тому, чтобы новую планету назвали его именем. Узнав об этом, английский астроном У. Смит, некоторое время возглавлявший Королевское астрономическое общество, заметил своему коллеге, Джорджу Эри: "Подумайте только, как неприятно было бы, если бы следующую планету открыл немец, какой-нибудь Бугге, или Функ, или Ваш косматый друг Богуславский".

Джон Адамс же с присущей ему природной скромностью отказался от рыцарского звания, предложенного королевой Викторией (впрочем, позднее его дважды избирали председателем Королевского астрономического общества).

Новая планета, подобно другим планетам-гигантам, представляла собой огромный газовый шар. Назвали ее Нептуном — по имени древнеримского бога морей. В том имени, как оказалось, было нечто провидческое.

По-настоящему исследование этой планеты началось лишь в последние двадцать лет. В августе 1989 года возле нее пролетел американский зонд "Вояджер-2", а с апреля 1995 года за ней наблюдает космический телескоп имени Хаббла.

Именно "Вояджер-2" добавил к известным ранее спутникам Нептуна — Тритону и Нереиде — шесть новых. Обнаружил у планеты магнитное поле, которое немного слабее земного. Заметил, что на Нептуне бушевали мощные циклоны. Здесь беспрерывно проносились потоки водорода, гелия и метана. В вечной полутьме зарождались грандиозные ураганы. Скорость ветра порой достигала скорости звука. На планету немилосердно обрушивались то хлопья метанового снега, то метановые ливни. Это на соседнем Уране царил ледяной покой. Это на нем не было и следа бурь. Здесь же, на Нептуне, не было затишья. Здесь воплотился хаос — хаос, давший начало жизни на Земле.

Только теперь нам открывается, что Нептун решительно повлиял на судьбу Солнечной системы. Древний бог, подаривший планете имя, по своей воле менял бег кораблей в море. Дальняя планета по своей власти меняла орбиты других небесных тел. Нептун земной владел всеми водами на нашей планете, а Нептун небесный даровал Земле воду — и жизнь.

Когда Солнечная система возникла из газопылевого облака, тогда образовалось множество сгустков — "планетезималей", то есть маленьких планет. Остатки этой россыпи тел все еще пребывают в поясе астероидов, пролегающем между орбитами Марса и Юпитера. Они — источник постоянной угрозы для Земли, ведь при любом столкновении двух астероидов оба они сходят с орбит и мчатся в сторону Солнца. Если на их пути окажется Земля, не миновать катастрофы.

В то же время сила притяжения планет-гигантов очень велика, а потому им не раз удавалось "перехватывать" своевольные космические глыбы. Сталкиваясь с ними, планеты получали дополнительную энергию и ускоряли свое движение, из-за этого несколько удаляясь от Солнца. Особенно повлияли эти соударения на Нептун. Его орбита стала шире на треть. Перемещаясь на окраину Солнечной системы, он "вытолкнул" туда множество объектов, составивших еще один пояс астероидов — пояс Койпера, как показали в недавно созданной модели американский астроном Харольд Льюисон и его французский коллега Алессандро Морбиделли.

Удалившись от Солнца, Нептун потревожил и облако Оорта — кометное облако, окружающее Солнечную систему. Привычный бег комет нарушился. Одна за другой они устремлялись к Солнцу, и многие сталкивались с Землей. Случись такое сегодня, это была бы катастрофа, угрожавшая жизни на нашей планете. Однако в те незапамятные времена удары комет стали для Земли благом. Глыбы льда, разбиваясь о поверхность планеты, приносили сюда воду. Благодаря ей на Земле и зародилась жизнь.

Как на Земле, на Нептуне, похоже, чередуются времена года. В начале этого десятилетия облака в южном полушарии планеты стали заметно шире и светлее. Это свидетельствует о сезонных колебаниях солнечного излучения, напоминающих смену времен года. На экваторе таких изменений почти не наблюдалось. Вот только "лето" или "зима" длятся на Нептуне невероятно долго — около сорока земных лет, ведь планета совершает один оборот вокруг Солнца за 165 лет.

Наблюдения за Нептуном пополнили и череду его спутников. В 2002 — 2003 годах американский астроном М. Холман и его канадский коллега Дж. Дж. Кавелаарс обнаружили сразу пять неизвестных спутников. Диаметр найденных объектов составляет от 31 до 54 километров. Три из них вращаются в том же направлении, что и Нептун, а два спешат ему навстречу. По-видимому, все они когда-то были захвачены Нептуном.

Теперь мы знаем, что планеты-гиганты окружены не только лунами, сформировавшимися вместе с ними. Некоторые из спутников — прежде всего небольшие — это астероиды, пролетавшие в непосредственной близости от планет и ими плененные. На фоне других сателлитов они выделяются своими эллиптическими, сильно вытянутыми орбитами, так не похожими на привычные круговые.

Со временем в окрестности Нептуна будут обнаружены еще более мелкие луны. Но, конечно, особое внимание привлекает самая крупная луна — Тритон. Ее диаметр — 2700 километров — соизмерим с размерами Плутона. Ведет она себя своевольно.

Так, все большие планеты и почти все их спутники движутся в одном и том же направлении — в том, в каком кружилось газопылевое облако, когда-то породившее их. А вот Тритон спешит в обратную сторону. Очевидно, он тоже был самостоятельным небесным телом, которое случайно захватил Нептун. Недавно исследователи из Калифорнийского и Мэри-лендского университетов, К. Агнор и Д. Хамильтон, воссоздали реалистичную картину "пленения" Тритона.

Прежде бытовали две гипотезы. По одной, Тритон, покинув пояс Койпера, случайно столкнулся со спутником Нептуна. Пострадавший объект был достаточно крупным, чтобы задержать Тритон и погасить его скорость. Но расчеты показывали, что вероятность такой коллизии очень мала. По другой версии, Тритон, пролетая сквозь атмосферу Нептуна, потерял скорость. Однако ее плотность все же недостаточна, чтобы затормозить такую махину, как Тритон.

В новой модели рядом с Тритоном неожиданно появился массивный спутник, почти равный ему по размерам. Они вращались вокруг общего для них центра тяжести, а также совершали вращательное движение вокруг Солнца, постепенно перемещаясь в сторону Нептуна. Эта пара напоминала другую неразлучную компанию, блуждающую по окраине Солнечной системы: Плутон и Харон. Когда, наконец, Тритон и его двойник приблизились к Нептуну, то одного из гостей, более медлительного, исполин успел "схватить", а другой — попроворнее — ускользнул, и следы его растворились в космическом мраке. Если бы у Тритона не было напарника, помешавшего ему скрыться, то Нептун не справился бы с этим крупным объектом — настоящей "десятой планетой", подчеркивают авторы гипотезы, опубликовавшие свои расчеты на страницах журнала Nature.

В протопланетном облаке, где формировался Нептун, должно было зародиться немало каменных глыб размером с Тритон. Чем их больше, тем вероятнее было, что одна из них, вытесненная с привычной орбиты, долетит до Нептуна и там спутает все космические карты и иерархии, потеснив остальных сателлитов. Очевидно, такого добра и впрямь хватало: гипотетический протопланетный диск, из которого выкатился Нептун, весил раз в 50 больше, чем Земля, и раз в 500 больше пояса Койпера. Среди объектов пояса Койпера, где когда-то кружили "два-Тритон-два", должны сравнительно часто встречаться двойные планетные системы. В самом деле, наблюдения показывают, что у 10 — 15 % объектов, замеченных там, есть свои двойники, в том числе у трех из четырех самых крупных его представителей.

Со временем приключения Тритона продолжатся. Он находится всего в 350 тысячах километров от Нептуна, а это меньше, чем расстояние от Луны до Земли. Двигаясь по спирали, он сблизится с Нептуном. Пройдет несколько миллионов лет, и приливные силы разорвут его на части. Быть может, обломки этой луны пополнят кольца Нептуна или рухнут на планету.

Удивляет и природа Тритона. На поверхности этой луны, окруженной тонкой атмосферой, царит жуткий холод: -238 градусов Цельсия. Казалось бы, Тритон скован льдом, погружен в вечную спячку, но нет! Здесь бушуют особого рода вулканы — газовые гейзеры, выбрасывающие ввысь мощные струи азота. В Солнечной системе вулканические явления, по-видимому, наблюдаются еще лишь на Венере, Земле и Ио — спутнике Юпитера.

Однако причина вулканизма на Тритоне необычна. У нас на планете всему виной бывает тепло земных недр. Здесь же — скудный солнечный свет. Обращаясь вокруг Нептуна, Тритон все время повернут к Солнцу одной и той же стороной. Поэтому, как ни слабы солнечные лучи, долетающие сюда, они все же разогревают шапку льдов, сковавшую южный полюс Тритона. Азотный лед тает. Давление резко меняется, и пары азота бурно вырываются наружу. Их столб взмывает на высоту 8—10 километров.

Мы очень плохо знаем Нептун и его спутники. К сожалению, в ближайшее время их не удастся исследовать с помощью космических аппаратов. Сейчас расположение планет Солнечной системы таково, что нельзя направить к Нептуну новый зонд, перебрасывая его от гравитационного поля одной планеты к другой, — так, как это было в восьмидесятые годы, когда совершали свой полет "Вояджеры". Поэтому Нептун еще долго будет хранить свои тайны...

... как хранят их внесолнечные планеты, напоминающие Нептун. Весной 2006 года астрономы Европейской Южной обсерватории, расположенной в пустыне Атакама (Чили), обнаружили внесолнечную систему, в которой имеются планеты, напоминающие Нептун и Уран. "Впервые мы обнаружили систему, состоящую из нескольких планет размером с Нептун", — подчеркивает швейцарский астроном Кристоф Ловис, руководивший наблюдением.

В 40 световых годах от Земли, возле звезды HD 69830 из созвездия Кормы, обращаются три планеты. Они массивнее Земли соответственно в 10, 12 и 18 раз (Нептун весит в 17 раз больше, чем Земля, а Уран — в 14,5 раза). Первые две планеты обращаются в непосредственной близости от светила, совершая оборот за 9 и 32 дня. Третья, самая массивная — вероятно, она состоит из каменного ядра, окруженного мощной атмосферой, — совершает оборот за 197 дней и находится на том же расстоянии от звезды, что и Венера — от Солнца.

Даже в Солнечной системе на таком расстоянии может сохраняться вода в жидком виде; упомянутая же звезда холоднее Солнца. Согласно расчетам астрономов, "звездный Нептун" находится на краю так называемой "зоны жизни", и в принципе там могли бы существовать живые организмы, но сказать что-либо увереннее нельзя. Отметим только одно: астрономы вплотную приблизились к поиску планет, напоминающих Землю и расположенных в "зоне жизни". Дорогу туда указывает повелитель вселенских вод — Нептун.

Нептун расположен почти в 30 раз дальше от Солнца, чем Земля. Его диаметр достигает 50 тысяч километров, что в четыре раза больше диаметра Земли. Таким образом, объем Нептуна в 60 с лишним раз превышает объем Земли. Однако его масса лишь в 17 раз больше земной, ведь Нептун состоит вовсе не из железа, никеля или кремния, а представляет собой громадный газовый шар. Его химический состав напоминает состав Солнца (90% водорода, 10% гелия). Температура в верхних слоях атмосферы Нептуна достигает -210 градусов Цельсия. Впрочем, несмотря на такой холод, на Нептуне наблюдаются грандиозные бури.

Астрономы обнаружили и описали уже более тысячи объектов, составляющих так называемый пояс Койпера, расположенный по ту сторону Нептуна. Некоторые достигают в поперечнике 1000 и более километров. Очевидно, они образовались путем слияния небольших небесных тел. Однако расчеты показывают, что подобные события будут происходить сравнительно часто, если суммарная масса пояса Койпера превышает массу Земли в десять раз.

По результатам же наблюдений, она не составляет и десяти процентов земной массы. Но, может быть, на окраине Солнечной системы было когда-то "многолюднее", чем теперь, и лишь со временем пояс Койпера потерял 99% своей массы? Как показали Харольд Льюисон и Алессандро Морбиделли, в подобной гипотезе нет надобности. Некогда пояс Койпера располагался гораздо ближе к Земле, и лишь позднее Нептун оттеснил все эти астероиды на периферию нашей планетной системы.

   
автор: Александр Грудинкин