Нептун – самая далёкая планета Солнечной системы
Она расположена в 4,5 млрд. км от Солнца (невероятно далеко!), поэтому учёные до сих пор довольно мало знают о строении этой планеты. В августе 1989 года рядом с Нептуном пролетела автоматическая станция «Вояджер-2». Она провела в пути к Нептуну ровно 12 лет, пролетев мимо остальных планет-гигантов — Юпитера, Сатурна и Урана.
За время, когда станция находилась в окрестностях Нептуна, было получено огромное количество сведений об этой планете. Были впервые обнаружены магнитное поле и система колец Нептуна, шесть его небольших спутников, а также установлено, что один оборот вокруг своей оси планета делает.
Космический телескоп «Джеймс Уэбб» запечатлел Призрачную галактику
Телескоп «Уэбба» позволил ученым рассмотреть детали участка космоса, расположенного на расстоянии 32 миллионов световых лет от Солнечной системы.
Как подготовить машину к долгой поездке
Взять с собой побольше вкусняшек, запасное колесо и знак аварийной остановки. А что сделать еще — посмотрите в нашем чек-листе. Бонусом — маршруты для отдыха, которые можно проехать даже в плохую погоду.
Фотосинтез сделает космические путешествия более доступными
Исследование, проведенное Университетом Уорика, оценивает использование специального устройства, известного как полупроводник, для поглощения солнечного света на Луне и Марсе.
Это устройство искусственного фотосинтеза преобразует воду в кислород, используя только солнечный свет и перерабатывая углекислый газ.
Преимущество этих интегрированных систем заключается в непосредственном использовании солнечной энергии. К тому же они весят меньше традиционных систем, используемых в настоящее время на МКС.
Сейчас действительно существует потребность в эффективных и надежных источниках энергии в космосе, которые позволили бы исследовать нашу Солнечную систему.
Есть надежда, что эта технология может быть внедрена на Луне и Марсе для получения экологически чистой энергии, которая поможет привести в действие ракеты и дополнит системы жизнеобеспечения для производства кислорода и других химических веществ, а также для утилизации углекислого газа.
NML Лебедя
Красный гипергигант, одна из крупнейших известных ученым звезд. Если поместить её в центр нашей Солнечной системы, она займёт всё пространство до орбиты Юпитера.
Юпитер: красота, величие,тайны и последние открытия
Юпитер – самая крупная и одна из самых зрелищных планет нашей системы. При приближении к этому гиганту на космическом корабле нас прежде всего привлекли бы его облака. Яркие полосы разноцветные полосы, гребни воздушных волн, закрученные вихри – такая величественная красоты непременно приковала бы наш взгляд к иллюминатору:
Юпитер с близкого расстояния, заснятый аппаратом "Юнона" (Juno)
Сказать, что эта планета огромна – это не сказать почти ничего. Представить размер Юпитера поможет только сравнение.
Например, облететь вокруг Земли на современном пассажирском лайнере можно менее, чем за два дня. Для облета Юпитера нам бы потребовалось целых три недели! И дозаправиться надо было бы 50 раз.
Совмещение фотографий газового гиганта и нашей планеты тоже помогает представить, насколько он велик:
Сравнительные размеры Земли и Юпитера. Картинка из открытых источников.
Масса Юпитера в 318 раз больше земной и составляет 70% массы всей солнечной системы. (Вынуждена уточнить для тех, кто не знает, как оцениваются массы планет: 70% - это БЕЗ МАССЫ СОЛНЦА). При этом сила его гравитации – всего в 2,528 раз превышает земную (на поверхности). Причина, конечно, в его низкой плотности: у газовой планеты она в 4 раза меньше земной. Такие большие планеты, кстати, и не могут быть твердыми – это противоречит законам механики. Центробежная сила столь огромного тела, будь оно плотным, как Земля, достигнет такой величины, что планета просто «взорвется», разлетится на части.
Вращается Юпитер очень быстро – сутки на нём длятся всего 10 часов, поэтому его экваториальная зона выпукла, а полярные – сплющены.
Юпитер виден с Земли невооруженным глазом, люди наблюдали его и в древние времена, поэтому первооткрывателя у планеты не существует. Галилео Галилей, наблюдая Юпитер в свой первый в мире телескоп, сделал действительно грандиозное открытие, но другого плана: он обнаружил 4 самых крупных спутника планеты-гиганта и установил, что они вращаются вокруг Юпитера.
Галилеевы спутники. Картинка из открытых источников.
Это была сенсация, революция в научном мире, перевернувшая все существующие представления людей о законах мироздания: ведь прежде считалось аксиомой, что Земля – это центр Вселенной, и все планеты, Солнце, Луна и звезды вращаются вокруг неё. Поставив под сомнение эту догму, Галилей положил начало развитию науки астрономии на совершенно ином, более высоком, уровне.
До начала XX века о гигантской планете, как, впрочем, и об остальных, не знали почти ничего. Астрономы считали, что атмосфера и внутреннее строение Земли и Юпитера примерно одинаковы. Только с освоением метода спектрального анализа стало известно, что Юпитер окутывает плотный слой облаков, состоящий из водорода и гелия с примесью аммиака, метана и других соединений.
С приходом радиоастрономии в науку, в 1955 году, ученые обнаружили, что Юпитер - источник устойчивого высокочастотного радиошума, указывающего на электрическую деятельность гиганта. В 1966 году открылось, что Юпитер излучает энергии в 2,5 раза больше, чем получает от Солнца. В XX столетии информация собиралась по крупицам, еще долго планету считали очень холодной, ломали голову над вопросами, есть ли на Юпитере вода, что собой представляет трехсотлетний ураган, известный как Большое Красное Пятно, какое у планеты ядро и над многими другими.
Своими знаниями о планете-гиганте мы обязаны развитию технологий и зондам NASA, в особенности последнему из них – Юноне.
Постепенно Юпитер как будто сбрасывает с себя густой облачный покров, хотя и до сих пор оставляет немало загадок. Как же ученым удалось проникнуть в тайны газового гиганта, отброшенного от Земли в среднем на 700 миллионов километров?
Исследования и открытия
Первой миссией к Юпитеру был аппарат «Пионер-10». В декабре 1973 г. он пролетел на расстоянии 132 тыс. км от облаков планеты, сделал первые фотографии, уточнил массу планеты, состав атмосферы, мощность магнитного поля, и прислал первую фотографию Юпитера:
Первое фото Юпитера с АМС "Пионер-10", 1973 г.
Спустя год мимо газового гиганта пролетел зонд «Пионер-11», который с расстояния 43 тыс. км переслал более подробные фотографии Большого Красного пятна и северной полярной шапки Юпитера.
«Пионеры» очень помогли ученым в дальнейшем: именно они зафиксировали чрезвычайно высокий уровень радиации и сверхсильное магнитное поле газового гиганта, выводящее из строя электронику. Благодаря этим сведениям будущие аппараты были спроектированы с такой хорошей защитой от радиации, что, например, миссия последнего зонда – Юноны – продлена до 2025 года, поскольку приборы продолжают прекрасно работать.
В марте 1979 года «Вояджер-1» передал новые снимки и сведения об атмосфере планеты: с его помощью было установлено, что Большое Красное пятно – это сложный антициклон.
В июле того же года «Вояджер-2» прошел мимо Юпитера на расстоянии 720 тыс. км, передав данные о множестве мелких вихрей в облаках планеты.
Для более подробного изучения Юпитера в 1989 году был запущен космический аппарат «Галилео».
Подлетая к Юпитеру после пяти лет странствий, зонд зафиксировал приближение кометы, невидимой с Земли, и обеспечил ученым возможность впервые наблюдать встречу кометы с поверхностью небесного тела. Позже, уже непосредственно столкновение и его последствия зафиксировал телескоп «Хаббл».
13 июля 1995 года зонд, отделившийся от основного аппарата Галилео, направился к Юпитеру, разогнавшись да огромной скорости – 47 км/с, поскольку на него действовала сильная гравитация. В результате температура специального плазменного слоя, покрывающего защитный экран, достигла 14 000 °С, а перегрузки – 228 g. Метеоры, сгорающие дотла в атмосфере Земли, подвержены температуре и удару в 100 раз слабее. Однако зонд выдержал это испытание, раскрыл парашют и стал погружаться в слои Юпитера с исправно работающими приборами на своем борту (за исключением главной антенны, что снизило скорость передачи данных на Землю). Десять тысяч человек, работавших над проектом «Галилео», аплодировали и даже прыгали от радости, видя, что их многолетний труд не пропал даром.
Это был волнующий момент для ученых: "Галилео" остался цел и раскрыл парашют. Кадр с канала Hubble.
Ученые были почти уверены, что найдут на Юпитере слой водяного льда, но зонд, все глубже погружаясь в газовые слои, не обнаружил никаких водяных облаков, а плотность газов оказалась ниже предполагаемой. Зато аппарат зафиксировал температуру более высокую, чем ожидалось: на глубине 120 км – плюс 150°С и давление 24 атмосферы. Позже, с помощью «Юноны», ученые выяснили, что атмосфера Юпитера действительно горячее, чем считали прежде. Зонд измерил мощность молний: они оказались в 1000 раз сильнее земных.
Связь была потеряна на расстоянии примерно 160 км от верхней границы облаков: аппарат расплавился, обогатив собой атмосферу Юпитера.
АМС «Галилео», оставшаяся до 2003 года на орбите, также обнаружил «мокрые» и «сухие» пятна в атмосфере гиганта, в «сухих» пятнах содержание воды оказалось еще в 100 раз меньше, чем в остальной атмосфере. Позже «Юнона» нашла на планете воду (см. ниже).
Станция зафиксировала также горячие пятна вдоль экватора и передала множество снимков Большого Красного Пятна крупным планом:
Снимок БКП на Юпитере, переданный "Галилео", после компьютерной обработки.
«Кассини»,основной миссией которого было изучение Сатурна, приближался к Юпитеру в декабре 2005 года и передал на Землю более 25 тысяч изображений – уже гораздо более высокого качества,
Снимок Юпитера с АМС "Кассини".
а также ценные данные о вертикальной циркуляции атмосферы: именно «Кассини» выяснил, что в светлых полосах Юпитера – нисходящие потоки атмосферных масс, а в темных – наоборот, восходящие.
Аппарат «Новые горизонты», по пути к Плутону, передал изображение Малого Красного пятна на Юпитере:
Снимок Малого пятна на Юпитере аппаратом "Новые горизонты".
Следующая миссия к Юпитеру, призванная дать ответы на оставшиеся вопросы, была названа символично – «Юнона». Так звали жену главного бога римской мифологии, которая одна могла заглянуть под облачный саван Юпитера и увидеть его истинную личину.
Римская богиня и аппарат "Юнона". Фото из открытых источников, коллаж автора.
«Юнона» стартовала 5 августа 2011 года, а 5 июля 2016 года она вышла на орбиту гигантской планеты. Она выведена на максимально вытянутую эллиптическую орбиту вокруг Юпитера, мин расстояние от верхнего слоя облаков 4100 км, совершает оборот за 53 дня и лишь 2 часа из них находится в зоне максимальной опасности:
Так выглядит орбита "Юноны". Кадр с канала "Наука".
Основными задачами «Юноны» были: определить химический состав и структуру атмосферы Юпитера, выяснить, какое у него ядро и найти ответы на вопросы о формировании планеты.
Юнона с каждым витком вокруг газового гиганта делает новые открытия. Сделанные ею снимки представляют интерес не только для ученых. Это – современные фотографии высокого разрешения, которые буквально завораживают своей красотой:
Фото вихрей Юпитера с "Юноны".
Грозовые вспышки на Юпитере. Фото "Юноны", с компьютерной обработкой.
БКП на Юпитере и тень от Ио. Фото "Юноны".
Но вернемся к науке. Впервые ученые получили возможность рассмотреть полюса Юпитера. Как выяснилось, они выглядят, совершенно иначе, чем остальная поверхность планеты: вместо ровных разноцветных полос облаков видны закрученные вихри, спирали и воронки:
Фотография полюса Юпитера с "Юноны".
Строение атмосферы планеты оказалось куда более сложным, чем представлялось астрономам: до исследований «Юноны» считали, что если опуститься ниже облаков, то картина будет более-менее одинаковой на всем Юпитере. На самом деле гигант разнообразный и сложный.
В частности, у планеты существует асимметрия гравитационного поля в направлении север-юг, которая проявляется в различиях значений ускорения свободного падения (g). То есть атмосферные течения на севере и на юге могут переносить разную массу вещества - чем больше различия в переносимой массе, тем больше будут различия гравитационного поля.
Также «Юнона» подтвердила, что вихри и воронки способны длительное время сохранять свою форму, нашла вихри со сложной структурой, как, например, этот шторм в северном полушарии:
Шторм в северном полушарии Юпитера. Фото "Юноны".
Глубина юпитерианской атмосферы, о которой спорили десятилетиями, оказалась равной примерно 3000 км. Это очень много даже для такого гиганта и по массе равно 1% массы планеты или трем массам Земли.
Под облаками водород и гелий, сжимаемые огромным давлением, начинают переходить в экзотические жидкие формы. Этот материал ведет себя как твердое тело - он вращается с равномерной скоростью, подобно динамо, и именно он генерирует мощнейшее магнитное поле планеты.
Магнитное поле Юпитера ученые отнюдь не были склонны недооценивать – давно уже известно, что его сила способна вывести из строя электронику зондов, и, проектируя аппараты, инженеры NASA применяли все меры защиты: специальные экраны, свинцовые листы везде, где только можно. Однако последние измерения показали, что магнитосфера газового гиганта вдвое сильнее, чем оценивалось прежде, и она неравномерна:
Магнитосфера Юпитера. Данные NASA.
Синими участками на картинке обозначены области, где поле оказалось слабее ожидаемого, красными – где сильнее. Черная линия – ожидаемая мощность. Неравномерность магнитного поля может говорить о том, что планетарное динамо расположено выше зоны металлического водорода, в зоне молекулярного водорода.
К счастью, «Юнона» успешно выдерживает даже такое мощное воздействие и пока её приборы – в отличном состоянии.
Ученые ожидали, что с помощью гравитационных измерений обнаружат в центре планеты небольшое ледяное или каменное ядро (учитывая давление в центре Юпитера более 40 миллионов атмосфер, это не привычные нам лед или камень, а что-то само по себе очень специфическое). Полученные данные говорят об огромном нечетком ядре. Нечто, находящееся в центре Юпитера - гораздо больше, чем ожидалось. Возможно, оно является частично жидким и/или пористым, а может даже быть связанным с процессами в атмосфере.
Загадка ядра Юпитера. Данные NASA.
Еще одно открытие «Юноны»: неожиданно большие запасы воды в экваториальных районах Юпитера и следы обильных дождей. Точное количество воды еще предстоит установить, но уже понятно, что данные, полученные от спускаемого зонда в атмосферу планеты-гиганта будут серьезно различаться в зависимости от места спуска, т.к. Юпитер – планета совсем неоднородная. «Галилео» в свое время, вероятно, попал в одну из «сухих» зон.
«Юноне» удалось запечатлеть аммиачный град на Юпитере. Красиво, не правда ли?
Аммиачный град на Юпитере: снимок Юноны с художественной доработкой на основе изученных данных - для наглядности.
Погода на Юпитере
Погода на газовом гиганте – это сильнейшие ветры, дующие со скоростью 640 км/ч на экваторе и до 1450 км/ч в полярных областях; огромные воронки-ураганы, бури и грозы. Разряды молний на Юпитере гораздо сильнее, чем на Земле, но их меньше, поэтому средний уровень грозовой активности близок к земному.
Атмосфера Юпитера, как и он сам, состоит преимущественно из водорода и гелия, незначительную часть составляют метан, аммиак, сероводород и вода. Сероводородные облака и частицы аммиака находятся в основном в верхних слоях газовой оболочки.
Микроволновой радиометр «Юноны с проникающей способность в 550 км вглубь облаков обнаружил, что штормы на Юпитере гораздо выше, чем считали ранее: некоторые – высотой 100 км, другие, включая Большое Красное Пятно – 350 км. Белые и красноватые полосы, огибающие планету, разделены сильными восточно-западными ветрами, дующими в противоположных направлениях. Глубина струйных течений достигает 3200 км. Вот как выглядит схема циркуляции атмосферных течений под облаками:
Циркуляция атмосферных течению Юпитера. Кадр с канала "KOSMO".
Светлые полосы принято называть зонами. Это – области с нисходящими потоками, содержание аммиачного льда в них позволяет облакам подниматься выше, поэтому зоны выглядят светлыми. Они холоднее красноватых поясов – областей с восходящими потоками.
Раньше предполагалось, что атмосфера на Юпитере очень холодная, поскольку планета находится далеко от Солнца – более чем в 5 дальше, нежели Земля. Но измерения «Юноны» показали: температура в верхних слоях атмосферы Юпитера превышает 400°С, над полярными областями она доходит до 700 градусов – её нагревают мощные полярные сияния, которые гораздо интенсивнее земных – настолько, что их энергии хватает для значительного разогрева верхних слоев юпитерианской атмосферы.
Пока ученые предполагают, что Юпитер имеет и другие источники тепла. Например, есть гипотеза, что внешние слои газового гиганта нагревают его внутренние гравитационные и акустические волны, идущие из нижних слоев атмосферы.
Большое Красное пятно и овал ВА.
Впервые Большое Красное Пятно в атмосфере Юпитера было обнаружено итальянским астрономом Джованни Кассини в 1665 году. Это – огромный антициклон, ураган, бушующий более 300 лет, в котором могла бы легко поместиться наша Земля:
Земля по сравнению с БКП Юпитера. Картинка из открытых источников.
Наблюдения за этим явлением регулярно ведутся с 1830 года, и замечено, что с 1930-х годов пятно стало уменьшаться: в 1979 году его диаметр составлял 23 300 км, в 2014 году — 16 500 км. Глубина воронки, по последним данным – 350 (!) км, а температура на глубине оказалась на несколько сот градусов выше, чем на вершине.
10 июля 2017 г. космический аппарат «Юнона» прошел над Красным пятном Юпитера и сделал снимки, гораздо более подробные, чем те, которые астрономы имели в своем распоряжении до сих пор – с расстояния 9 866 км. После того как снимки прошли специальную обработку, на них стало отчетливо видно, что ярко-красный овал гигантского смерча прорезают языки облаков более темного оттенка.
Снимки БКП с "Юноны".
Это – провалы в облачных слоях, как показали снимки БКП в инфра-красном диапазоне.
Почему же Большое Красное Пятно – красное?
В августе 2016 г. научное издание Icarus опубликовало работу американских ученых, где было показано, что нужный оттенок получается, когда воздействию ультрафиолетового излучения подвергается смесь аммиака и ацетилена. Мельчайшие кристаллики аммиачного льда — обычный материал верхнего слоя юпитерианских облаков, а вот ацетилен есть далеко не везде. Возможно, смерч выносит его на поверхность из неведомых глубин. Есть и другие версии — по ним цвет обусловлен наличием сложных органических молекул или красным фосфором.
Причина, по которой буря продолжает существовать столь долгое время, связана с физической природой Юпитера. У планеты нет твердой поверхности, которая тормозила бы воздушные течения, в результате – циркулирующие в атмосфере вихри сохраняются в течение очень долгого времени.
Ниже Большого красного пятна есть другой шторм, именуемый как Овал ВА. Он намного моложе и меньше большого пятна. По наблюдениям ученых, этот шторм образовался в 1998-е году, в ходе слияния трех других бурь (три белых пятна), которые бушевали на Юпитере около 60 лет:
Три белых пятна на Юпитере, существовавшие до 1998 года. Фото из открытых источников.
Бури слились воедино, образовав новый крупный шторм:
Новый крупный шторм на Юпитере. Снимок "Юноны".
Когда астрономы заметили его впервые, он был окрашен в белый цвет. В 2006 году он начал становиться красным, как его «старший брат». Последующие снимки показали, что он снова белеет, а на новом снимке с «Хаббла» овал ВА опять начал окрашиваться в красный цвет. Это «мигание» окраски еще предстоит объяснить.
Магнитное поле Юпитера
Магнитосфера планеты-гиганта огромна как по размерам, так и по мощности. Она в 20 000 раз мощнее земной и простирается на 7 млн километров в сторону Солнца, а в другую сторону – почти до орбиты Сатурна.
Будь магнитное поле Юпитера видимым для человеческого глаза, то с Земли безо всяких телескопов мы бы видели объект размером с полную Луну!
Форма поля сильно сплюснута и напоминает диск, а его источником служит, как уже упоминалось, металлический водород, вращающийся в глубинах газового гиганта.
Юпитер окружают мощные радиационные пояса, делающие планету самым опасным для сближения объектом солнечной системы. О мерах защиты зондов я упоминала, а насколько вредно эту излучение для людей?
Радиоактивность газового гиганта неоднородна и непостоянна, но в любом случае его вредоносное излучение в тысячу раз превышает дозу, смертельную для человека.
Писатели и режиссеры-фантасты давно уже успешно «колонизировали» спутники Юпитера – Ио и Европу. В действительности же это очень трудная задача: человек, находящийся на поверхности спутников, таких близких к гиганту, погибнет за считанные минуты даже при хорошей защите.
Когда сквозь магнитосферу Юпитера проходит Ио, он испускает потоки радиоизлучения – достаточно сильные, чтобы их фиксировать на Земле. Извержения вулканов на Ио выбрасывают в это поле потоки заряженных частиц, которые становятся причиной мощных полярных сияний в мире газового гиганта:
Интенсивные и горячие полярные сияния Юпитера. Кадр с канала "Наука".
Согласно одной из версий, эти полярные сияния разогревают атмосферу планеты.
Кольца Юпитера
Когда мы слышим о планете с кольцами, мы, как правило, представляем Сатурн. На самом деле кольца есть и у других планет – просто их меньше и они тоньше.
Кольца Юпитера не позволяли разглядеть земные приборы, поэтому они были открыты только в 1979 году – когда ученые с удивлением рассматривали снимки, переданные «Вояджером-1». У газового гиганта обнаружилось три кольца: главное – 30 км толщиной и 6000 км в охвате; внутреннее (гало) – 20 000 км в ширину и тоненькое пылевое кольцо, простиравшееся на 130 000 км.
Как образовался Юпитер?
Долгое время ученые считали, что все звездные системы похожи на Солнечную: близко к светилу, внутри границы льдов, находятся каменистые планеты, которые остаются маленькими, поскольку в годы формирования у них относительно немного твердой пищи. А газовые гиганты должны находится на удаленных от светила орбитах – это позволяет им расти, собирая «ледяной урожай» из планетезимали.
Когда, благодаря телескопу «Кеплер», ученым удалось заглянуть в другие звездные системы, они были потрясены: в большинстве их – всё наоборот! Газовые гиганты – близко к светилу, а каменистые планеты – в принципе большая редкость, и находятся они – дальше от светила. Почему же наша система эволюционировала в обратном направлении?
Сегодня существуют две главные версии:
1. Возможно, Юпитер рос очень быстро, став только за первый миллион лет в 20 раз массивнее. Укрупняясь дальше, он сыграл роль «разделителя» между каменистыми планетами и газовыми гигантами, удерживая близ своей орбиты кольцо обломков материи, оставшихся с рождения Солнечной системы.
2. Не исключено, что Юпитер сформировался далеко от Солнца, притягивая ледяные обломки и газообразный водород, затем его орбита спирально сужалась, загоняя внутрь каменистые планеты. А потом под влиянием Сатурна Юпитер вернулся во внешнюю область Солнечной системы.
Исследования планеты-гиганта продолжаются, нас ждут новые открытия. «Юнона», как и до неё - другие аппараты, изучает не только Юпитер, но и его спутники. На них мы отправимся в следующий раз.
Благодарю за внимание!
Ставьте лайки, если понравилась статья, пишите комментарии и подписывайтесь на канал – будет еще много интересного!
Ссылка на эту мою статью на Яндекс Дзен, где нет ограничений по картинкам.
Ученые объяснили странное поведение загадочного космического объекта
Новое исследование показало, что причудливым движениям межзвездного объекта Оумуамуа можно найти разумное объяснение, которое не связано с «разумными инопланетянами».
Оумуамуа — странный межзвездный гость. Это первый объект, обнаруженный в Солнечной системе, но который возник за ее пределами. Ученых озадачило его ускорение вдали от Солнца. Такое наблюдается внутри комет, когда лед внутри них начинает нагреваться звездой, но Оумуамуа — не комета. Загадка спровоцировала теорию о том, что объект — космический корабль пришельцев.
Но авторы нового исследования, опубликованного в журнале Nature, нашли более приземленное объяснение. Необычные движения Оумуамуа вызваны высвобождением молекул водорода, захваченных льдом под поверхностью объекта. Возможно, они высвободились, когда Солнце нагрело его, что немного замедлило полет Оумуамуа мимо звезды.
Оумуамуа впервые наблюдали в октябре 2017 года. Он оставался в поле зрения телескопа около четырех месяцев. За этот короткий период он вызвал настоящий переполох благодаря причудливым свойствам. По данным НАСА, сигарообразный объект был около 400 м в длину и, возможно, в 10 раз тоньше. Сначала исследователи подумали, что это комета, но она не сформировала хвост и не испустила облако пыли и газа, когда приблизилась к Солнцу.
Он мог бы сойти за астероид — эти космические камни движутся только под действием гравитации. Но этой теории мешают необъяснимые изменения скорости, которые наблюдали исследователи.
Анастасия Никифорова
Этот загадочный Меркурий
Меркурий без преувеличения можно назвать самой загадочной планетой Солнечной системы. Он до сих пор мало изучен из-за своей близости к Солнцу: дело в том, что любой аппарат, отправленный к Меркурию, неминуемо попадает в гравитационную воронку, создаваемую Солнцем:
– и, чтобы подлететь к планете на близкое расстояние, межпланетным станциям приходится совершать несколько гравитационных маневров:
Поэтому о Меркурии до недавнего времени знали совсем мало. С Земли планета видна только при наступлении сумерек, на восходе и на закате, причем Меркурий нельзя увидеть в тот момент, когда он подходит ближе всего к нашей планете:
Вплоть до 1965 года считалось, что он обращается вокруг Солнца подобно Луне вокруг Земли – всегда повернут к светилу одной и той же стороной, поскольку период его обращения вокруг своей оси равен меркурианскому году – 88 земных суток.
Данное заблуждение было связано с тем, что наиболее благоприятные условия для наблюдения Меркурия повторяются через период, примерно равный шестикратному периоду вращения этого небесного тела (352 суток). Из-за этого получалось так, что в различное время наблюдался приблизительно один и тот же участок поверхности Меркурия.
Такое положение вещей никого не удивляло: ясно же, что близкое и огромное Солнце должно своим притяжением тормозить вращение планеты, в то время как скорость движения Меркурия по орбите, согласно второму закону Кеплера, - самая высокая – из-за той же близости к светилу:
Недаром Меркурий назван именем быстроногого древнеримского бога, покровителя торговли и путешествий! Скорость его движения вокруг Солнца – 47,36 км/с - поэтому и по земному небосводу он движется быстрее всех других планет. Для сравнения: скорость перемещения Земли по своей орбите – 30 км/с.
В середине 60-х годов XX века, когда были изобретены радиотелескопы, астрономы наконец выяснили, что на самом деле за год Меркурий поворачивается вокруг своей оси на полтора оборота, а не на один, меркурианские сутки равны 58 земным. Такое соотношение периодов вращения вокруг оси уникально в солнечной системе: получается, что если бы мы оказались на Меркурии в какой-то определенной точке, когда планета проходит перигелий (максимально приближается к Солнцу), и увидели бы на черном небе планеты Солнце, то через год в этой точке будет холодная меркурианская ночь. Нам бы понадобился еще год, чтобы снова дождаться дня.
Орбита Меркурия – сравнительно вытянутый эллипс (эксцентриситет 0,205), и в перигелии планета в целых полтора раза ближе к Солнцу, чем в афелии. Этот факт является причиной другого феномена Меркурия: скорость его движения вокруг Солнца в перигелии начинает обгонять скорость вращения вокруг оси. В результате на Меркурианском небосводе можно увидеть Солнце, движущееся в обратном направлении! Только на этой планете бывают восхода и два заката:
По тем же причинам звезды на черном небосводе Меркурия движутся втрое быстрее, чем Солнце. Например, если звезда взошла одновременно с нашим светилом,
то она еще до полудня скроется за горизонтом, и успеет взойти еще раз до того, как Солнце сядет:
Первым аппаратом, отправленным к Меркурию для изучения этой удивительной планеты, стал американский «Маринер-10», старт которого состоялся 3 ноября 1973 года. 29 марта 1974 года «Маринер-10» пролетел мимо Меркурия на расстоянии 703 км, 21 сентября он удалился до 48 069 км, а 16 марта 1975 года приблизился на расстояние всего в 327 км, что ниже орбиты МКС.
«Маринер» отправил на Землю более 2000 снимков, на основании которых была составлена карта 40-45% поверхности Меркурия – ученые увидели, что она очень схожа с поверхностью Луны, так же кратерирована. Были впервые измерены дневная и ночная температуры (+187°С и -183°С соответственно, позже эти данные были скорректированы), а также было обнаружено магнитное поле планеты, которое оказалось в 100 раз слабее земного, но все же оно достаточно сильно, чтобы отбивать солнечный ветер.
Раньше считалось, что Меркурий не должен обладать магнитным полем вовсе, поскольку он гораздо меньше Земли и должен уже сильно остыть – а магнитное поле, как известно, образуется за счет вращения расплавленного железного ядра планеты. На сегодняшний день остается открытым вопрос: расплавлено ли ядро Меркурия, как ядро Земли?
Магнитное поле Меркурия тоже необычно: его ось не совпадает с осью планеты, центр магнитного момента почему-то сдвинут:
Также «Маринер» выяснил, что Меркурий, несмотря на не такую уж маленькую силу тяготения (38% от земной) практически лишен атмосферы – имеется только крайне разряженная оболочка, в основном – из гелия. Этот факт, впрочем, вполне объясним: из-за медленного вращения Меркурия вокруг своей оси ночная половина планеты успевает остыть до экстремально низких температур, при которых газы обращаются в жидкое и твердое состояние.
Кроме того, была измерена плотность поверхности и рассчитана средняя плотность планеты. Оказалось, что Меркурий при небольшой плотности своей поверхности имеет среднюю плотность, почти что равную земной: 5,43 грамма на куб. см (средняя плотность Земли – 5,52 г на куб. см). Так был установлен еще один необычный факт: у Меркурия очень большое ядро, диаметр которого должен составлять около 3600 км, в то время как сама планета имеет диаметр всего в 4878 км. Ни одна из 4-х планет земной группы не обладает столь внушительным ядром:
Ученые стали предполагать, что прежде Меркурий был больше и потерял часть своей поверхности из-за столкновения с каким-нибудь небесным телом.
Так или иначе, стало очевидно, что у Меркурия много загадок – и для дальнейшего его изучения уже в нашем столетии была запущена АМС «Мессенджер». Стартовав 3 августа 2004 года, она достигла орбиты Меркурия только через 6,5 лет – 18 марта 2011 года, сделав во время полета несколько гравитационных маневров:
Для сравнения: полет станции «Новые горизонты» к куда более далекому Плутону продолжался 9,5 лет.
«Мессенджер» сделал новые открытия:
Во-первых, был определен химический состав планеты и обнаружено большое количество серы (1-4% от массы планеты) и калия (до 0,24%). Но при такой близости к Солнцу этих летучих элементов должно было быть значительно меньше! Стало быть, раньше их было еще больше – но для этого планета должна была находиться дальше от Солнца.
Так теория столкновения Меркурия с астероидом или другой планетой получила продолжение и развитие: ученые считают, что раньше Меркурий находился где-то между Марсом и Юпитером, а после катастрофы, в результате которой он потерял значительную часть своей оболочки – был отброшен ближе к Солнцу.
Во-вторых, «Мессенджер» обнаружил на дне кратеров Меркурия слабые блики, похожие на отражения света от поверхности водяного льда.
На планете, где дневная температура, по современным данным, превышает отметку в 400 градусов Цельсия, трудно было предположить наличие воды. Однако это не так уж невероятно, если вспомнить, что ось вращения Меркурия не наклонена по отношению к орбите, как на Земле:
Меркурий, подобно Юпитеру, вращается «прямо» - а, значит, на полярные области солнечные лучи круглый год падают под крайне низким углом и могут очень слабо разогревать поверхность. Поэтому на планете вполне можно предположить наличие воды, особенно на дне кратеров.
Для ответа на все эти вопросы – о наличии воды, о химическом составе, о температуре ядра планеты, о происхождении и истории Меркурия – в 2018 году была отправлена еще одна АМС – «БепиКоломбо». Это совместный проект Европы и Японии; прибытие аппарата к Меркурию ожидают в 2025 году. Для экономии топлива «БепиКоломбо» совершит целых девять гравитационных маневров: 1 раз у Земли, дважды – у Венеры и 6 раз у самого Меркурия, поэтому станции предстоит такой долгий полет. Аппарат оснащен всеми необходимыми инструментами, которых не было у «Мессенджера» – в частности, «БепиКоломбо» сможет дать точный ответ на вопрос, есть ли на Меркурии вода, и даже измерить ее количество.
Может быть, новая миссия к Меркурию раскроет нам тайны этой планеты. Но не исключено, что астрономы получат новую порцию загадок.
Если понравилась статья - подписывайтесь, делитесь публикацией, заходите на мой канал на Дзене "Космическое путешествие".
Ссылка на эту мою статью на Яндекс Дзен: Этот загадочный Меркурий.