Юпитер: Большое Красное Пятно и 60 спутников
1149
Елена Брусиловская
– Виктор Германович, нынешний год отмечен весьма важной датой в плане освоения космоса – 60-летием со дня запуска первого искусственного спутника Земли. Сейчас на орбите нашей планеты работают уже сотни спутников. Космические аппараты отправились к ближним и дальним планетам нашей Солнечной системы и даже в глубокий космос. Почему такой интерес к далеким от нас звездам и галактикам, нам что – земных проблем не хватает?
– Земных проблем более чем достаточно, а космос интересует человечество, во-первых, потому что, изучая планеты и звезды, ученые пытаются ответить на глобальный вопрос: как же возникла Вселенная? Ведь до сих пор, кроме гипотез, хоть и весьма волнующих воображение, на этот счет твердого мнения нет. Ну а кроме того, естественно, всех волнует: одиноки ли мы в этой бескрайней Вселенной? Есть ли жизнь в других мирах? Поэтому мечта полететь к звездам была всегда, хотя уже древние знали, что до звезд очень далеко. Но еще Маяковский писал: «Вези, мотор, чтоб нас довез до звезд и до Луны, хотя Луна и масса звезд от нас удалены».
– На Луне люди уже оставили свои следы, теперь всерьез готовятся к полету на Марс.
– Чтобы полететь на Марс, надо решить еще немало очень серьезных и сложных проблем, поэтому вряд ли он может быть осуществлен в ближайшие годы. Но изучение Марса, и особенно поиски там хотя бы самых примитивных микроорганизмов, должны продолжаться. И это вполне доступно современной робототехнике.
– А что сейчас больше всего интересует астрономов?
– На этот вопрос нелегко ответить коротко, так как изучение Вселенной астрономы ведут широким фронтом. В частности, идет активное изучение нашей Солнечной системы, и очень интенсивно ведется поиск и изучение планет около звезд – так называемых экзопланет. Надо сказать, что за последние десятилетия было обнаружено много планет, похожих по некоторым параметрам на нашу Землю. Так вот, их обнаружение стало новым направлением в исследовании Вселенной. Сейчас ежедневно на специальных сайтах в Интернете появляется не меньше десятка статей, посвященных экзопланетам. Пока, увы, не найдено подтверждений наличия там какой-либо жизни, но открытие таких планет каждый раз вызывает сенсацию в научном мире, пробуждая надежду найти братьев по разуму.
– Экзопланеты – это, так сказать, глубокий или дальний космос. А если посмотреть поближе, что интересного в нашей Солнечной системе?
– Интересного много. Например, планеты-гиганты, размеры которых гораздо больше, чем наша Земля. Самая большая из них – Юпитер. Это пятая по удаленности от Солнца планета, расположенная за Марсом. Юпитер в 11 с лишним раз больше Земли по размерам и в 318 раз – по массе. Это очень интересная и во многом еще загадочная планета, которая давно интересует ученых. Изучение Юпитера, как и других планет-гигантов, ведется не только с Земли, но и с помощью космических аппаратов. Сравнительно недавно к этой планете был запущен еще один американский космический аппарат «Юнона». До этого его исследовали «Пионер», «Вояджеры», орбитальный «Галилей» и пролетавший к Сатурну мимо Юпитера аппарат «Кассия».
– Чем вызван такой интерес к Юпитеру?
– Дело в том, что планеты-гиганты в отличие от планет земной группы, таких как Марс, Земля, Венера и Меркурий, состоят в основном из легких газов. Что интересно, по своему составу Юпитер похож на Солнце – 89% его атмосферы приходится на водород и 11% – на гелий. Даже существовала гипотеза, что это остывающая звезда. Но оказалось, что температура внутри планеты не столь высока, чтобы там происходили термоядерные реакции, которые питают энергию звезд. Кроме того, в атмосфере Юпитера имеются и другие вещества – метан и аммиак, которые также интересны. И хотя они входят в состав планет-гигантов в небольшом количестве, их роль в тепловом режиме планеты очень велика, потому что они создают достаточно мощные полосы поглощения в спектре, особенно в инфракрасной области.
Наша лаборатория в течение многих десятилетий занимается изучением планет-гигантов, причем именно изучение поведения полос поглощения метана и аммиака позволяет проследить изменения в структуре облачного покрова, формирование которого вызвано конденсацией аммиака при низких температурах в верхней части тропосферы.
Должен сказать, что в нынешнем году исполняется 100 лет со дня появления крупного научного труда, который так и называется «О природе Юпитера». Книга была написана в 1917 году Василием Фесенковым, основателем нашего Астрофизического института. Это была первая монография в мировой астрономической науке, посвященная самой большой планете в нашей Солнечной системе.
В этой книге Фесенков представил не только свои наблюдения Юпитера, но и гипотезы относительно его физических свойств. Поразительно, но еще 100 лет назад он предположил, что Юпитер внутри горячий. Ведь тогда считалось, что планеты нашей Солнечной системы холодные, тем более что Юпитер находится далеко от Солнца. И тем не менее позже по измерениям его теплового инфракрасного излучения было установлено, что он действительно разогрет изнутри.
– Значит, несмотря на то что книга Фесенкова была написана 100 лет назад, она не представляется наивной?
– Безусловно, более того, я считаю, что именно сейчас интерес к этой работе мог быть и побольше. Впоследствии, уже в 50-е годы, Фесенков снова вернулся к проблеме природы Юпитера, опубликовав большую статью уже в трудах нашего института. Кроме того, им были опубликованы совместные работы с Аллой Масевич, московским астрономом, с которой они вместе разрабатывали теорию внутреннего строения Юпитера.
– Расскажите, как Фесенков оказался в Алма-Ате?
– Василий Григорьевич приехал в Алма-Ату в 1941 году как руководитель научной экспедиции московских и ленинградских астрономов для наблюдения полного солнечного затмения. Но уже шла война, и экспедиция стала и эвакуацией. Однако после окончания войны академики Василий Фесенков и Гавриил Тихов остались жить и работать в Алма-Ате. Так в Казахстане появилась астрономическая наука. Фесенков нашел место на Каменском плато, где была построена Горная астрофизическая обсерватория. Так она называлась вначале, потом здесь же было построено здание Астрофизического института. Благодаря Фесенкову наш институт имеет довольно широкий круг исследований, включающий и тела Солнечной системы, и звезды, и туманности в нашей Галактике, и другие галактики с необычными свойствами, и космологические проблемы. Все эти направления были заложены Фесенковым.
– Но давайте вернемся к Юпитеру. Можно ли сказать, что сейчас он довольно хорошо изучен или есть еще много непонятного, загадочного?
– Еще очень много и непонятного, и загадочного. Например, циркуляция его атмосферы. Ведь Юпитер очень быстро вращается – менее чем за 10 часов делает полный оборот вокруг своей оси, в то время как Земля – за 24 часа. За счет этого его атмосферные потоки распределяются в основном параллельно экватору.
– А на Земле?
– Наши циклонные воздушные массы могут перемещаться и в широтном направлении – с севера к югу, и с юга на север, хотя вращение Земли все же сказывается на их движении. На Юпитере все атмосферные течения ориентированы параллельно экватору, но зато на разных широтах скорости их очень сильно различаются. В южном полушарии находится гигантский вихрь – антициклон, диаметром более 20 тысяч километров, так называемое Большое Красное Пятно Это образование на Юпитере интригует исследователей своим видом и поведением не менее 200 лет!
– Почему оно красное?
– Пока это, а также то, что облака внутри него окрашены в оранжево-красный цвет, для исследователей остается загадкой. Хотя предполагается, что там есть примеси серных соединений, придающие такую необычную окраску, тогда как облачные пояса в основном или коричневатые, или желтые.
Но вот что еще интересно – на той же широте в северном полушарии существует струйное атмосферное течение с очень большой скоростью. Можно предположить, что такие высокоскоростные течения были в обоих полушариях, а потом в результате каких-то непонятных явлений, например, падения крупного космического тела, в южном полушарии это течение вдруг закрутилось в такой вихрь.
– Гипотеза о том, что Юпитер имеет плотное ядро, подтверждается?
– Там действительно есть ядро из тяжелых элементов, но оно небольшое, размером с нашу Землю. Вокруг него находится сильно разогретое жидкое ядро, которое создает магнитное поле планеты. В недрах Юпитера царят огромные давления в миллионы атмосфер, так что водород там находится в своеобразном «металлическом» состоянии, когда электроны оторваны от водородных атомов, и вещество становится электропроводным, как металлы. На Земле ничего подобного нет. Правда, ученые пытаются в лабораторных условиях получить металлический водород, но пока, насколько мне известно, вполне убедительных результатов нет.
– Знаю, что необычность Юпитера еще и в том, что у него больше 60 спутников!
– Дело в том, что главных спутников, размеры которых измеряются тысячами километров, у него всего четыре. Они были обнаружены еще Галилеем в 1610 году. Все остальные – это или ледяные, или каменные глыбы сравнительно небольших размеров. Возможно, это астероиды, которые были захвачены юпитерианским притяжением
– Действительно ли Юпитер сформировался раньше Земли?
– Ответить на этот вопрос пока тоже проблематично. Существует гипотеза, что планеты земного типа из твердого вещества сформировались в Солнечной системе, еще когда был некий газово-пылевой диск вокруг Солнца и тяжелые элементы концентрировались вблизи Солнца. В то время как более легкие, такие как водород и гелий, под давлением солнечных лучей (а световое давление существует, что было доказано русским физиком Лебедевым еще в 1899 году) выбрасывались на периферию Солнечной системы, где они образовывали гигантские водородно-гелиевые планеты.
Что же касается спутников Юпитера, то наибольший интерес представляют два – Ио и Европа. Европа – это спутник с очень толстой ледяной корой, под которой обнаружен океан.
– Читала, что ученые не исключают возможности там жизни.
– Вопрос о возможности жизни постоянно будируется, ведь у нас подо льдами Антарктики на большой глубине жизнь существует, причем в самых разных видах. Кстати сказать, жизнь собираются искать и на спутнике Сатурна – Энцеладе, который имеет примерно такую же структуру, как Европа, но он еще и более активный, в том смысле, что на Энцеладе есть водяные гейзеры, которые выбрасывают через трещины в коре массы воды и льда, что и было обнаружено космическими аппаратами.
– А на Ио, спутнике Юпитера, обнаружили действующие вулканы.
– Ио – это совершенно особый спутник, он уникален в нашей Солнечной системе, как и спутник Сатурна Титан, который обладает более мощной атмосферой, чем земная. Но она состоит не из азота и кислорода, как наша, а в основном из метана. И на этом очень холодном спутнике идут метановые дожди, текут метановые реки… Поэтому этот спутник в какой-то степени пытаются рассматривать как аналог Земли, но метановый.
– В таком случае можно ли говорить, что там возможна, например, метановая форма жизни?
– Гипотезы строятся самые разные. Но на Титане, например, очень низкие температуры.
– И тем не менее мне кажется, что при изучении и ближнего, и дальнего космоса первый вопрос, который ставится: возможна ли там жизнь?
– Особенно, когда находят новые экзопланеты, то, естественно, идет обсуждение, могут ли они быть носителями жизни. Ведь необходимо соблюдение целого ряда условий, которые бы обеспечивали более или менее пригодные для жизни характеристики климата на такой планете.
– Это в нашей Галактике?
– В других галактиках мы не то что планеты, даже звезды не можем пока увидеть. Единственная галактика, где звезды хорошо разрешаются, – это туманность Андромеды. В других галактиках мы видим отдельные звезды только тогда, когда они вспыхивают как сверхновые, и их яркость становится сравнима с яркостью всей Галактики.
– Завершая разговор о Юпитере. Я так понимаю, лететь на него нет смысла – сесть ракете там некуда.
– Сесть действительно некуда, а вот лететь к Юпитеру было бы очень интересно. В свое время братья Стругацкие написали повесть «Путь на Амальтею», где космонавты летят на близкий к Юпитеру маленький спутник – Амальтею, чтобы изучать планету с малого расстояния. В какой-то степени это сейчас осуществляет аппарат «Юнона». Посмотрим, что мы получим в итоге. Ведь Юпитер – это гигантская естественная лаборатория, где вещество находится в самых разных состояниях. Кто знает, может, изучая такие гиганты, человечество сможет наконец найти ответ на главный вопрос: как же возникла Вселенная?
– Земных проблем более чем достаточно, а космос интересует человечество, во-первых, потому что, изучая планеты и звезды, ученые пытаются ответить на глобальный вопрос: как же возникла Вселенная? Ведь до сих пор, кроме гипотез, хоть и весьма волнующих воображение, на этот счет твердого мнения нет. Ну а кроме того, естественно, всех волнует: одиноки ли мы в этой бескрайней Вселенной? Есть ли жизнь в других мирах? Поэтому мечта полететь к звездам была всегда, хотя уже древние знали, что до звезд очень далеко. Но еще Маяковский писал: «Вези, мотор, чтоб нас довез до звезд и до Луны, хотя Луна и масса звезд от нас удалены».
– На Луне люди уже оставили свои следы, теперь всерьез готовятся к полету на Марс.
– Чтобы полететь на Марс, надо решить еще немало очень серьезных и сложных проблем, поэтому вряд ли он может быть осуществлен в ближайшие годы. Но изучение Марса, и особенно поиски там хотя бы самых примитивных микроорганизмов, должны продолжаться. И это вполне доступно современной робототехнике.
– А что сейчас больше всего интересует астрономов?
– На этот вопрос нелегко ответить коротко, так как изучение Вселенной астрономы ведут широким фронтом. В частности, идет активное изучение нашей Солнечной системы, и очень интенсивно ведется поиск и изучение планет около звезд – так называемых экзопланет. Надо сказать, что за последние десятилетия было обнаружено много планет, похожих по некоторым параметрам на нашу Землю. Так вот, их обнаружение стало новым направлением в исследовании Вселенной. Сейчас ежедневно на специальных сайтах в Интернете появляется не меньше десятка статей, посвященных экзопланетам. Пока, увы, не найдено подтверждений наличия там какой-либо жизни, но открытие таких планет каждый раз вызывает сенсацию в научном мире, пробуждая надежду найти братьев по разуму.
– Экзопланеты – это, так сказать, глубокий или дальний космос. А если посмотреть поближе, что интересного в нашей Солнечной системе?
– Интересного много. Например, планеты-гиганты, размеры которых гораздо больше, чем наша Земля. Самая большая из них – Юпитер. Это пятая по удаленности от Солнца планета, расположенная за Марсом. Юпитер в 11 с лишним раз больше Земли по размерам и в 318 раз – по массе. Это очень интересная и во многом еще загадочная планета, которая давно интересует ученых. Изучение Юпитера, как и других планет-гигантов, ведется не только с Земли, но и с помощью космических аппаратов. Сравнительно недавно к этой планете был запущен еще один американский космический аппарат «Юнона». До этого его исследовали «Пионер», «Вояджеры», орбитальный «Галилей» и пролетавший к Сатурну мимо Юпитера аппарат «Кассия».
– Чем вызван такой интерес к Юпитеру?
– Дело в том, что планеты-гиганты в отличие от планет земной группы, таких как Марс, Земля, Венера и Меркурий, состоят в основном из легких газов. Что интересно, по своему составу Юпитер похож на Солнце – 89% его атмосферы приходится на водород и 11% – на гелий. Даже существовала гипотеза, что это остывающая звезда. Но оказалось, что температура внутри планеты не столь высока, чтобы там происходили термоядерные реакции, которые питают энергию звезд. Кроме того, в атмосфере Юпитера имеются и другие вещества – метан и аммиак, которые также интересны. И хотя они входят в состав планет-гигантов в небольшом количестве, их роль в тепловом режиме планеты очень велика, потому что они создают достаточно мощные полосы поглощения в спектре, особенно в инфракрасной области.
Наша лаборатория в течение многих десятилетий занимается изучением планет-гигантов, причем именно изучение поведения полос поглощения метана и аммиака позволяет проследить изменения в структуре облачного покрова, формирование которого вызвано конденсацией аммиака при низких температурах в верхней части тропосферы.
Должен сказать, что в нынешнем году исполняется 100 лет со дня появления крупного научного труда, который так и называется «О природе Юпитера». Книга была написана в 1917 году Василием Фесенковым, основателем нашего Астрофизического института. Это была первая монография в мировой астрономической науке, посвященная самой большой планете в нашей Солнечной системе.
В этой книге Фесенков представил не только свои наблюдения Юпитера, но и гипотезы относительно его физических свойств. Поразительно, но еще 100 лет назад он предположил, что Юпитер внутри горячий. Ведь тогда считалось, что планеты нашей Солнечной системы холодные, тем более что Юпитер находится далеко от Солнца. И тем не менее позже по измерениям его теплового инфракрасного излучения было установлено, что он действительно разогрет изнутри.
– Значит, несмотря на то что книга Фесенкова была написана 100 лет назад, она не представляется наивной?
– Безусловно, более того, я считаю, что именно сейчас интерес к этой работе мог быть и побольше. Впоследствии, уже в 50-е годы, Фесенков снова вернулся к проблеме природы Юпитера, опубликовав большую статью уже в трудах нашего института. Кроме того, им были опубликованы совместные работы с Аллой Масевич, московским астрономом, с которой они вместе разрабатывали теорию внутреннего строения Юпитера.
– Расскажите, как Фесенков оказался в Алма-Ате?
– Василий Григорьевич приехал в Алма-Ату в 1941 году как руководитель научной экспедиции московских и ленинградских астрономов для наблюдения полного солнечного затмения. Но уже шла война, и экспедиция стала и эвакуацией. Однако после окончания войны академики Василий Фесенков и Гавриил Тихов остались жить и работать в Алма-Ате. Так в Казахстане появилась астрономическая наука. Фесенков нашел место на Каменском плато, где была построена Горная астрофизическая обсерватория. Так она называлась вначале, потом здесь же было построено здание Астрофизического института. Благодаря Фесенкову наш институт имеет довольно широкий круг исследований, включающий и тела Солнечной системы, и звезды, и туманности в нашей Галактике, и другие галактики с необычными свойствами, и космологические проблемы. Все эти направления были заложены Фесенковым.
– Но давайте вернемся к Юпитеру. Можно ли сказать, что сейчас он довольно хорошо изучен или есть еще много непонятного, загадочного?
– Еще очень много и непонятного, и загадочного. Например, циркуляция его атмосферы. Ведь Юпитер очень быстро вращается – менее чем за 10 часов делает полный оборот вокруг своей оси, в то время как Земля – за 24 часа. За счет этого его атмосферные потоки распределяются в основном параллельно экватору.
– А на Земле?
– Наши циклонные воздушные массы могут перемещаться и в широтном направлении – с севера к югу, и с юга на север, хотя вращение Земли все же сказывается на их движении. На Юпитере все атмосферные течения ориентированы параллельно экватору, но зато на разных широтах скорости их очень сильно различаются. В южном полушарии находится гигантский вихрь – антициклон, диаметром более 20 тысяч километров, так называемое Большое Красное Пятно Это образование на Юпитере интригует исследователей своим видом и поведением не менее 200 лет!
– Почему оно красное?
– Пока это, а также то, что облака внутри него окрашены в оранжево-красный цвет, для исследователей остается загадкой. Хотя предполагается, что там есть примеси серных соединений, придающие такую необычную окраску, тогда как облачные пояса в основном или коричневатые, или желтые.
Но вот что еще интересно – на той же широте в северном полушарии существует струйное атмосферное течение с очень большой скоростью. Можно предположить, что такие высокоскоростные течения были в обоих полушариях, а потом в результате каких-то непонятных явлений, например, падения крупного космического тела, в южном полушарии это течение вдруг закрутилось в такой вихрь.
– Гипотеза о том, что Юпитер имеет плотное ядро, подтверждается?
– Там действительно есть ядро из тяжелых элементов, но оно небольшое, размером с нашу Землю. Вокруг него находится сильно разогретое жидкое ядро, которое создает магнитное поле планеты. В недрах Юпитера царят огромные давления в миллионы атмосфер, так что водород там находится в своеобразном «металлическом» состоянии, когда электроны оторваны от водородных атомов, и вещество становится электропроводным, как металлы. На Земле ничего подобного нет. Правда, ученые пытаются в лабораторных условиях получить металлический водород, но пока, насколько мне известно, вполне убедительных результатов нет.
– Знаю, что необычность Юпитера еще и в том, что у него больше 60 спутников!
– Дело в том, что главных спутников, размеры которых измеряются тысячами километров, у него всего четыре. Они были обнаружены еще Галилеем в 1610 году. Все остальные – это или ледяные, или каменные глыбы сравнительно небольших размеров. Возможно, это астероиды, которые были захвачены юпитерианским притяжением
– Действительно ли Юпитер сформировался раньше Земли?
– Ответить на этот вопрос пока тоже проблематично. Существует гипотеза, что планеты земного типа из твердого вещества сформировались в Солнечной системе, еще когда был некий газово-пылевой диск вокруг Солнца и тяжелые элементы концентрировались вблизи Солнца. В то время как более легкие, такие как водород и гелий, под давлением солнечных лучей (а световое давление существует, что было доказано русским физиком Лебедевым еще в 1899 году) выбрасывались на периферию Солнечной системы, где они образовывали гигантские водородно-гелиевые планеты.
Что же касается спутников Юпитера, то наибольший интерес представляют два – Ио и Европа. Европа – это спутник с очень толстой ледяной корой, под которой обнаружен океан.
– Читала, что ученые не исключают возможности там жизни.
– Вопрос о возможности жизни постоянно будируется, ведь у нас подо льдами Антарктики на большой глубине жизнь существует, причем в самых разных видах. Кстати сказать, жизнь собираются искать и на спутнике Сатурна – Энцеладе, который имеет примерно такую же структуру, как Европа, но он еще и более активный, в том смысле, что на Энцеладе есть водяные гейзеры, которые выбрасывают через трещины в коре массы воды и льда, что и было обнаружено космическими аппаратами.
– А на Ио, спутнике Юпитера, обнаружили действующие вулканы.
– Ио – это совершенно особый спутник, он уникален в нашей Солнечной системе, как и спутник Сатурна Титан, который обладает более мощной атмосферой, чем земная. Но она состоит не из азота и кислорода, как наша, а в основном из метана. И на этом очень холодном спутнике идут метановые дожди, текут метановые реки… Поэтому этот спутник в какой-то степени пытаются рассматривать как аналог Земли, но метановый.
– В таком случае можно ли говорить, что там возможна, например, метановая форма жизни?
– Гипотезы строятся самые разные. Но на Титане, например, очень низкие температуры.
– И тем не менее мне кажется, что при изучении и ближнего, и дальнего космоса первый вопрос, который ставится: возможна ли там жизнь?
– Особенно, когда находят новые экзопланеты, то, естественно, идет обсуждение, могут ли они быть носителями жизни. Ведь необходимо соблюдение целого ряда условий, которые бы обеспечивали более или менее пригодные для жизни характеристики климата на такой планете.
– Это в нашей Галактике?
– В других галактиках мы не то что планеты, даже звезды не можем пока увидеть. Единственная галактика, где звезды хорошо разрешаются, – это туманность Андромеды. В других галактиках мы видим отдельные звезды только тогда, когда они вспыхивают как сверхновые, и их яркость становится сравнима с яркостью всей Галактики.
– Завершая разговор о Юпитере. Я так понимаю, лететь на него нет смысла – сесть ракете там некуда.
– Сесть действительно некуда, а вот лететь к Юпитеру было бы очень интересно. В свое время братья Стругацкие написали повесть «Путь на Амальтею», где космонавты летят на близкий к Юпитеру маленький спутник – Амальтею, чтобы изучать планету с малого расстояния. В какой-то степени это сейчас осуществляет аппарат «Юнона». Посмотрим, что мы получим в итоге. Ведь Юпитер – это гигантская естественная лаборатория, где вещество находится в самых разных состояниях. Кто знает, может, изучая такие гиганты, человечество сможет наконец найти ответ на главный вопрос: как же возникла Вселенная?
