Владимир Сурдин - Солнечная система (Астрономия и астрофизика)

Взаимное влияние галилеевых спутников друг на друга и на пролетающие мимо них аппараты позволило определить массы спутников и вычислить их среднюю плотность. Оказалось, что плотность спутников уменьшается по мере удаления от Юпитера: плотность Ио составляет 3,6 г/см 3; Европы — 3,0; Ганимеда — 1,9 и Каллисто — 1,8. Как известно, средняя плотность планет также уменьшается с удалением от Солнца. Это наводит на мысль, что система спутников Юпитера представляет миниатюрную копию Солнечной системы. Вероятно, процессы их формирования были в чем-то сходны. Поскольку других аналогов Солнечной системы мы пока не знаем или, во всяком случае, не можем изучать так детально, как систему Юпитера, планетологи исследуют ее с большим энтузиазмом.

Различие в плотностях спутников свидетельствует о различной доле льда в их недрах. У Ганимеда и Каллисто доля водяного льда не менее 50% по массе. Немало воды и на Европе: вся ее поверхность покрыта толстым слоем льда. А вот на поверхности Ио воды не обнаружено совсем. Таким образом, чем ближе спутник к Юпитеру, тем больше в его составе тугоплавких и меньше летучих элементов. Планетологи объясняют эту закономерность тем, что молодой Юпитер был весьма горяч. Как маленькое солнышко он разогрел окрестности и лишил ближайшие спутники летучих элементов.

Ио — самый экзотический спутник в свите Юпитера. «Вояджеры» первыми обнаружили на ее поверхности десятки действующих вулканов, мощные извержения которых заметно меняют внешний вид поверхности Ио буквально за считанные месяцы. Это подтвердили и многолетние наблюдения с борта «Галилео», который обнаружил на Ио 74 новых вулкана, так что их общее число достигло 120. После того, как в конце 2002 г. «Галилео» прекратил свое существование, нырнув в атмосферу Юпитера, наблюдения за вулканической активностью Ио продолжились при помощи 10-метровых телескопов «Кек» с системой адаптивной оптики.

Хотя температура поверхности Ио не превышает —120°С, вблизи действующих вулканов она поднимается до +150°С, а в кальдере крупного вулкана Пеле зарегистрировано даже +300°С. В условиях крайне разреженной атмосферы и небольшой силы тяжести высота вулканических выбросов на Ио обычно достигает 100 км., а газовые султаны над самыми активными вулканами типа Пеле поднимаются на 300 км.! По склонам вулканов на сотни километров разливаются лавовые потоки.

Зная, как сильно мешает астрономическим наблюдениям земная атмосфера, кто-то однажды пошутил: «Хорошие астрономы после смерти попадают на Луну». В таком случае, рай для вулканологов, безусловно, — Ио.

Активная вулканическая деятельность на Ио в основном объясняется мощным приливным влиянием Юпитера. Из-за разницы в расстояниях ближней и дальней сторон спутника от планеты, действующее на них притяжение существенно различается. В результате Юпитер придает Ио чуть-чуть дынеобразную форму: спутник вытянут в направлении планеты примерно на 7 км. Этим бы все и ограничилось, если бы Ио обращалась вокруг Юпитера на неизменном расстоянии, т.е. по круговой орбите. Но массивные соседи-спутники сбивают Ио с кругового пути и вынуждают то чуть приближаться, то удаляться от Юпитера. От этого заметно меняется напряжение приливной силы и форма спутника, который от этого разогревается ровно так же, как кусочек пластилина, когда его разминают в руках. Вероятно, некоторый вклад в разогрев недр вносит и электрический ток, возникающий в теле Ио от того, что она движется в магнитном поле Юпитера.

Не менее интересен второй галилеев спутник — Европа, на изображениях поверхности которой видна система линий, напоминающая старинные рисунки каналов на Марсе. С одной стороны, на Европе практически нет крупных кратеров, что указывает на высокую активность геологических процессов. С другой стороны, там нет ни гор, ни разломов, ни других признаков тектонической активности. Европа, поверхность которой сплошь покрыта льдом, более других планет и спутников похожа на ровный бильярдный шар.

Эти трудно совместимые свойства Европы убедительно объясняются результатами теоретического моделирования ее внутреннего строения. По-видимому, под толстой ледяной корой спутника находится необъятный океан. Помимо жидкой воды Европа, кажется, имеет и другие компоненты, необходимые для жизни: заметное приливное влияние Юпитера служит ей источником тепла, а в трещинах ледового панциря, заметны следы органических соединений. Экзобиологи уже потирают руки в предчувствии находок в ледовитом океане Европы неведомых организмов. Для проверки этой гипотезы специалисты NASA работают над проектом космического аппарата, который проникнет сквозь ледяной покров Европы и, превратившись в подводную лодку, исследует первый внеземной океан.