[69]. В результате вращение Земли замедлилось, а Луна удалилась на теперешнее расстояние.
Большой всплеск: сразу после своего рождения Земля столкнулась с Тейей – космическим телом размером с Марс. В результате столкновения часть поверхности Земли перешла в полурасплавленное состояние, «выплеснулась» в космос и впоследствии послужила материалом для образования Луны.
Даже сейчас энергия продолжает медленно истекать из двойной системы Земля – Луна. В настоящее время Луна удаляется от Земли со скоростью около 3,8 сантиметра в год. За время вашей жизни Луна отодвинется на расстояние, примерно равное длине вашего автомобиля. Данные о скорости удаления Луны получены с помощью метода локации – лазерный сигнал, посылаемый с Земли, отражается от специальных рефлекторов, оставленных на Луне американскими и российскими космическими аппаратами. Эти уголковые отражатели (размером порядка 10 см) работают таким образом, что луч света возвращается строго в обратном направлении. Таким образом, если мы знаем время, за которое свет проходит от Земли до Луны, можно рассчитать расстояние до Луны по известной скорости света.
Уголковые отражатели, оставленные на поверхности Луны, бросают вызов тем, кто поддерживает теорию лунного заговора и утверждает, что человек никогда не был на Луне. Их оставили астронавты американских кораблей «Аполлон-11», «Аполлон-14» и «Аполлон-15» и советские луноходы: «Луноход-1» и «Луноход-2».
Рефлектор «Лунохода-2» время от времени посылает отраженные сигналы, а отражатель «Лунохода-1» считался утерянным почти сорок лет. Однако сравнительно недавно место его посадки удалось обнаружить с помощью изображения, полученного лунным орбитальным зондом «Lunar Reconnaissance Orbiter». Координаты этого места были переданы ученым в Нью-Мексико. 22 апреля 2010 года в точку с этими координатами был послан лазерный луч и – о, чудо! – получен ответный сигнал большой интенсивности: было зафиксировано не менее 2000 фотонов в пришедшем от «Лунохода-1» импульсе.
Необычайно большие размеры нашего естественного спутника оказались чрезвычайно важными для возникновения жизни на Земле. Находясь в сильном поле тяготения Луны, Земля стабилизирует свое вращение. Если планета начинает «опрокидываться», – наподобие того, как это делает вертящийся волчок, – сила тяготения Луны вновь выпрямляет ее ось вращения. Таким образом, благодаря Луне климат на Земле остается более или менее устойчивым, иначе сильные «шатания» земной оси значительно меняли бы условия распределения солнечного света на поверхности планеты. Марс, у которого нет большого спутника, страдает от катастрофического изменения климата. Если бы на Земле не поддерживался устойчивый климат в течение миллиардов лет, эволюция жизни на этой планете была бы невозможна.
Два раза в сутки благодаря притяжению Луны большие участки вдоль побережий морей и океанов обнажаются, и самые высокие из них некоторое время стоят без воды и высыхают. Когда-то давным-давно первые выброшенные на берег рыбы постепенно заменили жаберное дыхание на легочное. В конечном счете это и привело к колонизации суши.
Наша земная наука также в значительной степени развивалась благодаря тому, у нас есть большая Луна. Во время полного солнечного затмения – Солнце закрывается полностью крупным диском Луны – мы можем видеть звезды у края солнечного диска. Затмение 1919 года позволило наблюдать искривление пути света от звезд под действием солнечной гравитации, что явилось важным свидетельством в пользу теории тяготения Эйнштейна. В эссе «Трагедия Луны» (1972) Айзек Азимов писал, что, если бы Луна была спутником Венеры, а не Земли, наука возникла бы на 1000 лет раньше[70]. Ученый аргументировал свое утверждение следующим образом: если бы люди видели, что вокруг Венеры по орбите вращается ее спутник, геоцентрическая идея о Земле как о центре творения никогда не была бы столь жизнеспособной – и Церковь не смогла бы заставить замолчать тех, кто думал иначе.
20. Пожалуйста, сожми меня крепчеКакое тело в Солнечной системе в пересчете на массу выделяет тепла больше, чем Солнце?
Поэтому я без колебаний решил, что на небе есть три звезды, движущиеся вокруг Юпитера, подобно тому, как Венера и Меркурий движутся вокруг Солнца. И это так же верно, как дневной свет, ибо установлено по многочисленным другим наблюдениям.
Есть в Солнечной системе небесное тело, которое вырабатывает относительно больше тепла, чем Солнце. Это Ио, гигантский спутник Юпитера. Когда 8 марта 1979 года космический зонд «Вояджер-1» покидал окрестности Юпитера – он направлялся к Сатурну, с которым должен был сблизиться в конце 1980 года, – группа сотрудников программы «Вояджер» решила сделать прощальный снимок Ио и повернула камеру вспять. Полученное изображение сильно удивило ученых. На фоне звездного неба был отчетливо виден фосфоресцирующий шлейф газа, бьющий из крошечного серповидного спутника Юпитера. Наблюдения за Ио продолжались, и в последующие дни команда «Вояджера» обнаружила в общей сложности восемь гигантских шлейфов, посылающих извергающееся вещество на сотни километров в космическое пространство. Оказалось, что Ио – самое геологически активное тело в Солнечной системе, на котором исследователи насчитали более 400 действующих вулканов. Кратеры, которыми буквально усеяна его поверхность, окрашенная в оранжевые, желтые и коричневые тона, более всего напоминают гейзеры Йеллоустоунского парка в США. И это самое близкое сравнение: действительно, на Ио мы имеем дело не с вулканами, а с гейзерами.
Непосредственного извержения жидкой лавы здесь не происходит; но прямо под поверхностью находится жидкий сернистый ангидрид, который сильно нагревается и превращается в газ. Этот газ вырывается из воронок точно так же, как пар под давлением вырывается из земного гейзера.
Извержения на Ио: огромные вулканы на гигантском спутнике Юпитера – самом геологически активном небесном теле в Солнечной системе – выбрасывают вещество в космос на большие расстояния.
Шлейф извержения вулкана Локи на Ио, спутнике Юпитера. Лаборатория реактивного движения (JPL, NASA).
Каждый год Ио снабжает космос веществом, суммарная масса которого достигает 10 миллиардов тонн. Падая обратно под действием притяжения, это вещество покрывает поверхность Ио сплошным налетом серы. Такие же отложения встречаются в Йеллоустоунском парке вокруг трещин и отверстий, из которых выходят фонтаны пара. Огненные точки на поверхности – это места, где сера испытывает фазовый переход при резких температурных изменениях.
Чтобы понять, чем обусловлена активность Ио, давайте поближе познакомимся с его ближайшими соседями: Юпитером и остальными галилеевыми спутниками. 1610 год ознаменовался открытием, сделанным Галилеем с помощью сконструированного им телескопа: ученый обнаружил у Юпитера четыре спутника, которые с тех пор носят его имя. Ио – один из четырех галилеевых спутников, ближайший к Юпитеру. Его расстояние от Юпитера примерно равно расстоянию от Луны до Земли. Но благодаря огромному полю тяготения Юпитера – эта планета в 318 раз массивнее Земли – период обращения Ио вокруг Юпитера составляет всего 1,7 суток (напомним, наша Луна обращается вокруг Земли за 27 суток).
Решающее значение для температурного режима на Ио имеют два других галилеевых спутника, расположенных от Юпитера немного дальше – Европа и Ганимед. Из всех спутников планет Солнечной системы Ганимед – самый крупный. Он даже больше, чем Меркурий, ближайшая к Солнцу планета. За время, пока Ио четыре раза облетит вокруг Юпитера, Европа успевает совершить два оборота, а Ганимед – один, т. е. Ио находится в орбитальном резонансе с этими спутниками. Время от времени Европа и Ганимед выстраиваются в одну линию, усиливая гравитационное влияние, оказываемое ими на Ио. Орбита Ио вытягивается – он то приближается к Юпитеру, то периодически удаляется от него. Высказывается мнение, что такой орбитальный резонанс лежит в основе колоссального нагрева Ио.
Та сторона Ио, которая обращена к Юпитеру, испытывает большее гравитационное воздействие, чем противоположная сторона. Поэтому на ближайшей к Юпитеру стороне поверхности Ио образуется выпуклость. Когда Ио находится в ближайшей к Юпитеру точке на своей орбите, эта приливная выпуклость больше, чем когда Ио находится в самой дальней точке[71]. Скалистые утесы на Ио то сжимаются, то растягиваются в своем постоянном смещении вверх и вниз. И точно так же, как становится горячим резиновый мячик в ваших руках, если его все время сжимать, Ио нагревается. Температура его внутренних частей достигает точки плавления.
Растянутый во многих направлениях: Ио подвергается приливному растяжению и сжатию со стороны Юпитера, Ганимеда и Европы.
Теперь мы знаем, что есть сотни звездных систем, планеты которых имеют массы, примерно равные массе Юпитера. Есть все основания полагать, что вокруг них вращаются большие спутники, такие, как Ио. Благодаря приливам такие планетарные спутники в иных звездных системах (экзоспутники) имеют собственное центральное отопление. Это означает, что на их поверхности может присутствовать вода в жидком состоянии – главное условие возникновения жизни на Земле, – даже если сами спутники далеки от центрального светила и оно не снабжает их своим теплом. Следовательно, наиболее вероятные места, где следует попытаться найти внеземную жизнь – вовсе не планеты земного типа, а спутники больших планет, которых должно быть много в нашей галактике.
21. Шестиугольное воззваниеВ шестигранном урагане, который бушует на северном полюсе Сатурна, могут поместиться две Земли
Воображение, которым наделена природа, намного богаче воображения человека. Природа никогда не дает нам расслабляться.