Со времен экспериментов Гершеля с солнечными лучами, «невидимыми глазу», мы проделали долгий путь и теперь можем исследовать Вселенную как она есть, а не какой она кажется. Гершель бы нами гордился. Мы обрели подлинное космическое зрение, лишь увидев невидимое – ослепительную сокровищницу объектов и явлений, происходящих во всем космосе и во все времена, какая в минувшие века и не снилась науке.
10. Между планет
Издалека кажется, будто наша Солнечная система пуста. Если заключить ее в сферу – такую большую, чтобы в нее поместилась орбита Нептуна, самой дальней планеты (нет, не Плутона, с этим придется смириться), – объем, занятый самим Солнцем, всеми планетами и их спутниками, займет чуть больше одной триллионной части охваченного пространства. Однако на самом деле она далеко не пустая: в пространстве между планет содержатся всевозможные обломки, камешки, ледяные шары, пыль, потоки заряженных частиц и дальнобойные космические зонды. Кроме того, пространство пронизано чудовищными гравитационными и магнитными полями.
Межпланетное пространство настолько не пустое, что Земля, двигаясь по орбите со скоростью 30 километров в секунду, встречает сотни тонн метеоритов ежедневно – почти все они не крупнее песчинки. И почти все сгорают в верхних слоях атмосферы, поскольку врезаются в воздух с такой энергией, что испаряются от соударения. Наш хрупкий биологический вид эволюционировал под этим защитным слоем. Более крупные метеориты – с теннисный мяч размером – разогреваются быстро, но неравномерно и зачастую разлетаются на множество мелких обломков, а уже потом испаряются. Еще более крупные метеориты обгорают по поверхности, но все же долетают до поверхности Земли. Казалось бы, за 4 миллиарда 600 миллионов обходов вокруг Солнца Земля должна была подчистить весь мусор на своем орбитальном пути. Однако когда-то все было гораздо хуже. В течение полумиллиарда лет после формирования Солнца и его планет на Землю падало столько всякого хлама, что от постоянных энергичных соударений, вырабатывавших тепло, атмосфера Земли была раскалена, а земная кора – расплавлена.
Один особенно большой метеорит стал причиной возникновения Луны. Пробы лунного грунта, полученные астронавтами с «Аполлона», показали, что там неожиданно мало железа и других массивных элементов, и это говорит о том, что Луна, скорее всего, вырвалась из бедной железом земной коры и мантии после столкновения по касательной с залетной протопланетой размером с Марс. Орбитальный мусор, оставшийся после этой встречи, сгустился и сформировал наш прелестный спутник с низкой плотностью. Помимо этого сенсационного события, период тяжелой бомбардировки, который Земля пережила во младенчестве, не уникален для планет и других крупных небесных тел Солнечной системы. Все они выдержали подобный натиск, и поверхности Луны и Меркурия, на которых в отсутствие воздуха не было и эрозии, сохранили много свидетельств той поры в виде кратеров.
Пробы лунного грунта, полученные астронавтами с «Аполлона», показали, что там неожиданно мало железа и других массивных элементов, и это говорит о том, что Луна, скорее всего, вырвалась из бедной железом земной коры и мантии после столкновения по касательной с залетной протопланетой размером с Марс.
Шрамы от космического мусора, оставшегося после формирования Солнечной системы, видны не только в ней самой: межпланетные окрестности также содержат камни всевозможных размеров, выбитые из Марса, Луны и Земли отдачей после скоростных соударений. Компьютерные модели падений метеоритов убедительно показывают, что поверхностные камни возле зон удара выбивает вверх с такой скоростью, что они рвут гравитационные узы с родным небесным телом. Если учесть, сколько на Землю попадает метеоритов марсианского происхождения, можно сделать вывод, что на нас ежегодно сыплется дождь из тысячи тонн марсианской породы. Возможно, примерно столько же достигает Земли с Луны.
Обратная сторона Луны
В сущности, нам не нужно было лететь на Луну, чтобы получить лунный грунт. Множество лунных обломков падают на нас сами, просто мы их не выбираем, и к тому же во времена программы «Аполлон» мы еще не знали об этом.
Большинство астероидов в Солнечной системе живут и работают в главном поясе астероидов, более или менее плоской зоне между орбитами Марса и Юпитера. По традиции кто открыл астероид, тот и называет его как хочет. Художники обычно изображают пояс астероидов как лабиринт из каменистых обломков, протянувшийся широким кольцом в плоскости Солнечной системы, однако общая масса этого пояса составляет менее 5 % массы Луны, которая сама составляет чуть больше процента массы Земли. Вроде бы пустяк. Однако из-за накопленных возмущений орбит астероидов среди них всегда есть смертоносная группа небесных тел, чьи эксцентрические орбиты пересекают земную. Простые расчеты показывают, что большинство из них в течение ближайшего миллиона лет столкнутся с Землей. Астероид диаметром больше километра при столкновении принесет достаточно энергии, чтобы разрушить экосистему Земли и поставить большинство видов животных под угрозу исчезновения.
Это было бы скверно.
Астероиды – не единственные небесные тела, опасные для жизни на Земле. Есть еще пояс Койпера: это кишащая кометами кольцевидная область, начинающаяся сразу за орбитой Нептуна и включающая в себя Плутон. Возможно, она продолжается за орбиту Нептуна на расстояние, равное дистанции от Нептуна до Солнца. Американский астроном Герард Койпер, родившийся в Нидерландах, выдвинул гипотезу, что в холодных глубинах космоса за орбитой Нептуна сохранился замороженный мусор, оставшийся после формирования Солнечной системы. Поскольку там нет массивных планет и падать некуда, большинство этих комет будут вращаться по орбите вокруг Солнца еще миллиарды лет.
Астероиды – не единственные небесные тела, опасные для жизни на Земле.
Как и в поясе астероидов, некоторые тела из пояса Койпера вращаются по эксцентрическим орбитам, пересекающим орбиты других планет. Орбиту Нептуна пересекают Плутон и ансамбль его собратьев под названием «Плутино». Другие объекты из пояса Койпера долетают даже до внутренних областей Солнечной системы и пересекают орбиты планет как попало. В их число входит и комета Галлея, самая знаменитая из всех комет.
А далеко-далеко за поясом Койпера, на полпути к ближайшим звездам, раскинулась сферическая резервация комет под названием облако Оорта – в честь Яна Оорта, голландского астрофизика, первым выдвинувшего гипотезу об ее существовании. Эта зона порождает кометы с большим периодом обращения – гораздо больше, чем человеческая жизнь. В отличие от комет из пояса Койпера, кометы из пояса Оорта могут падать во внутренние области Солнечной системы под любым углом и откуда угодно. Две самых ярких кометы 90-х годов прошлого века – кометы Хейла – Боппа и Хякутакэ – происходили из облака Оорта и в ближайшем будущем не вернутся.
Если бы наши глаза видели магнитные поля, Юпитер был бы в десять раз больше полной Луны. Все космические корабли, которые отправляются на Юпитер, должны конструироваться с учетом этой мощной силы. Как показал в XIX веке английский физик Майкл Фарадей, если протянуть проволоку через магнитное поле, на ней создается разность потенциалов. Поскольку космические зонды металлические и летят очень быстро, в них индуцируется электрический ток. Этот ток генерирует свое магнитное поле, взаимодействующее с магнитным полем среды, что тормозит движение зонда.
Когда я подводил баланс в последний раз, вокруг планет в Солнечной системе вращалось 56 спутников. А потом в одно прекрасное утро просыпаюсь и узнаю, что вокруг Сатурна открыли еще десяток. После этого случая я решил больше их не считать. Теперь меня интересует только одно: интересно ли туда наведаться или их поизучать. По некоторым параметрам спутники в Солнечной системе гораздо удивительнее планет, вокруг которых они вращаются.
Луна, спутник Земли, примерно в 300 раз меньше Солнца в диаметре, но при этом в 300 раз ближе к нам, поэтому Солнце и Луна на небе одинакового размера – это уникальное совпадение, которого не наблюдается больше ни в одной паре планеты и спутника в Солнечной системе: именно поэтому полные солнечные затмения у нас так фотогеничны. Кроме того, Земля удерживает Луну приливным захватом: у Луны одинаковые периоды обращения вокруг своей оси и вокруг Земли. Во всех таких случаях захваченный спутник всегда повернут к своей планете одной стороной.
Система спутников Юпитера – компания чудаков и оригиналов. Ио, ближайший спутник Юпитера, тоже находится в приливном захвате и подвергается постоянному механическому напряжению из-за гравитационного взаимодействия с Юпитером и другими спутниками, отчего этот маленький шарик так разогревается, что его внутренние породы плавятся: недаром Ио принадлежит рекорд по вулканической активности в Солнечной системе. На спутнике Юпитера Европе столько H2O, что благодаря механизму разогрева, такому же, как и на Ио, лед под поверхностью растаял и получился теплый океан. Если где-то и есть почти такая же подходящая среда для развития жизни, как на Земле, то это на Европе. Один мой сотрудник-художник спросил, как назывались бы инопланетяне с Европы – неужели европейцы? В отсутствие более подходящего ответа пришлось сказать «да».
Самый большой спутник Плутона Харон так велик и так близок к Плутону, что они с Плутоном оба поймали друг друга в приливный захват: их периоды обращения по орбите друг вокруг друга и периоды обращения вокруг своей оси одинаковы. Это называется двойной приливный захват – звучит как еще не изобретенный борцовский прием.
Спутники планет принято называть в честь древнегреческих мифологических персонажей в жизни древнегреческого аналога того римского бога, в честь которого названа планета. Светская жизнь у античных богов была очень запутанная, поэтому недостатка в персонажах мы не испытываем. Единственное исключение из этого правила – спутники Урана, названные в честь различных главных героев английской классической литературы. Английский астроном Уильям Гершель первым обнаружил планету, которая находится дальше остальных, видимы