Монтаж двух снимков, сделанных космическим аппаратом «New Horizons» во время пролета Юпитера в начале 2007 года, представляет газовый гигант Юпитер и на нем как на фоне ближайший к нему галилеевский спутник Ио. Иллюстрация: NASA/Johns Hopkins University Applied Physics Laboratory/Southwest Research Institute
На протяжении последних полутора десятилетий та часть человечества, которой есть ещё дело до происходящего на небесах, наблюдала за довольно странной гонкой: Сатурн и Юпитер состязались в количестве спутников. Победа в промежуточном этапе этой гонки за Юпитером: у него 63 спутника против 61 у Сатурна, хотя последний располагает значительно более внушительным кольцом — точнее, системой колец. Но если кольца Сатурна видел ещё Галилей (Galileo Galilei, 1564–1642) в один из своих несовершенных телескопов, то разглядеть кольца Юпитера удалось, лишь к нему слетав.
О четырех самых крупных спутниках Юпитера мир также узнал от Галилея ровно 399 лет назад — его книга «Звездный вестник» увидела свет в марте 1610 года. Это были первые космические тела, по поводу которых не возникало сомнений, что они обращаются не вокруг Земли. Со временем обнаружилась ещё одна их особенность — это самые крупные (и, одновременно, массивные) объекты солнечной системы за исключением самого Солнца и восьми обращающихся вокруг него планет.
Однако если во времена Галилея, да и ещё долго после него, удивлялись самому факту их существования, то сейчас пришло время удивляться прямо противоположным обстоятельствам. Спутников, как выясняется, слишком мало, да и не так уж они велики.В самом деле, можно сказать, что Галилей обнаружил подавляющее большинство спутников Юпитера, если иметь в виду их массу. Взятые совокупно, галилеевские спутники лишь немного недотягивают до 4.1026 г, что составляет около двух сотых процента от массы Юпитера, которая в 318 раз превышает массу Земли. Совокупная масса всех остальных спутников на два порядка меньше, и, говоря о массе планетной системы в целом, ею можно было бы пренебречь.
Тем самым, в сравнении с земной, юпитерианская система неожиданно легка: ведь масса Луны составляет целый процент от массы Земли. Заметим, что и в системе Сатурна спутникам тоже досталось немного — всего около двадцати пяти тысячных процента от массы самой планеты (о массе его красивых колец тоже можно даже не вспоминать: она не дотягивает и до тысячной доли процента).
Возможно, что процессы образования газовых гигантов каким-то образом ограничивали формирование спутников. Остатков того вещества, из которого строилась Земля, оказалось достаточно, чтобы построить ещё и Луну, а вещества, из которого строился Юпитер, не хватило на спутник массой не то что с Марс, но даже с Меркурий. Хотя Ганимед и Титан (самый крупный спутник Сатурна) немного превосходят Меркурий по радиусу, но масса каждого из них вдвое меньше массы Меркурия.
Некоторые современные исследования показывают, что околопланетного вещества вблизи Юпитера не только могло хватить, но и хватило на значительно большее количество значительно больших спутников.
Этих спутников, вероятно, было несколько десятков, но со временем они прекратили свое существование, упав на поверхность Юпитера. Как выясняется, не только Сатурн ел своих детей!Откуда берутся планеты?
Тайна происхождения планет в Солнечной системе была когда-то так же велика, как тайна зачатия и рождения нового человека. Проще всего было бы предположить, что планеты существовали всегда, но неприемлемость такого объяснения слишком очевидна. Оставляя в стороне плодотворный период классической физики, когда бурно развивалась механика, но химический состав звезд и планет, равно как и природа происходящих внутри них процессов, оставались загадочными осколками одной большой тайны, можно сказать, что космогония как наука формировалась в годы Второй мировой войны и сразу после нее. Медленно остывающая в советских заморозках российская наука была ещё богата идеями, и некоторые космогонические проблемы были сформулированы именно в её рамках.
Доставшуюся в наследство от классической эпохи гипотезу Джинса (James Jeans, 1877–1946), согласно которой планеты образуются из вещества, выбитого из Солнца в результате неизвестного катастрофического события, подверг убедительной критике советский геофизик Николай Николаевич Парийский (1900–1996). А немного погодя известный математик Отто Юльевич Шмидт (1891–1956) предложил и конструктивную критику гипотезы Джинса. Вполне вероятно, что его к этому подтолкнули, с одной стороны, публикации Парийского 1942 года, а с другой — именно в 1942 году изданный указ об отстранении его от должности вице-президента АН СССР. Нередко случается, что сложности в административной карьере способствуют научной работе, если не влекут за собой репрессий.
 Газопылевые диски, состоящие в основном из мельчайших кристаллов льда, были обнаружены вокруг коричневых карликов космической обсерваторией NASA Spitzer в 2006 году. Конечно, так их сфотографировать было невозможно, но тут помогла фантазия художника. Иллюстрация: NASA/JPL-Caltech |
Шмидт ставил проблему так: существующие космогонические гипотезы подразделяются «на три класса по тому, откуда берется материал для планет». Во-первых, Солнце и планеты могли возникнуть из общей массы. Во-вторых, материя планет могла выделиться из уже существующего Солнца. В-третьих, материя планет могла возникнуть «из межзвездной материи уже после образования Солнца». Поскольку второй вариант отвергался, выбор надо было сделать между первым и третьим.
В силу личных пристрастий Шмидт склонялся к третьей гипотезе. Пристрастия эти объясняются довольно просто: Шмидт надеялся найти земное вещество в метеоритах, отчего его гипотеза поначалу получила название метеоритной. Но от такого простого решения пришлось очень быстро отказаться, а понятные и уже ставшие привычными метеориты заменить абстрактными и таинственными планетозималями.
Впрочем, от проблемы происхождения протопланетного диска можно было на время отстраниться. Не меньший интерес представлял и такой вопрос: если Солнце уже окружено быстро вращающимся облаком, в составе которого есть горячий газ (преимущественно водород и гелий) и твердые частицы, какие процессы могут привести к превращению этого газопылевого облака в планетарную систему? При этом вовсе необязательно думать, что к появлению газопылевого облака вокруг звезды привел именно захват. С этим соглашался и сам Шмидт:
…При образовании звезд существовали и условия, которые давали и другие, кроме захвата, способы возникновения облака […] Сегодня ещё нет достаточных данных для того, чтобы окончательно сказать, произошла ли именно наша планетная система из облака, возникшего путем захвата или иным, ещё неизвестным путем.
Однако до конца жизни он оставался при убеждении, что это самое облако вокруг Солнца возникло при его прохождении сквозь нашу галактику. Он писал:
…Кометы, как и новые наблюдаемые метеориты, — остатки метеоритного роя, образовавшегося вокруг Солнца при захвате темной материи во время прохождения Солнца через облако в центральной области Галактики. Основная масса этого слоя пошла на образование планет, часть сохранилась, продолжая обращение вокруг Солнца.
Надо сказать, что все эти гипотезы вызвали почти немедленную и очень негативную реакцию многих астрономов. Будущий академик, а в те годы всего лишь завкафедрой астрофизики в ЛГУ Виктор Викторович Соболев (1915–1999) не без ехидства замечал, что, во-первых, никто никогда не видел звезд с дисками, а во-вторых, если уж на то пошло, то проще представить себе сразу звезду с планетами.
Ещё более резким критиком выступил директор Горной астрофизической обсерватории и Института физики и астрономии АН КазССР академик Василий Григорьевич Фесенков (1889–1972). В частности, он говорил:
Итак, о захвате Солнцем части темного пылевого облака вообще не может быть никакой речи […] При одновременном прохождении двух звезд через одно и то же пылевое облако гравитационный захват невозможен, так как само облако не может, как совершенно очевидно, играть роль третьего тела.
Безусловно, Фесенков был прав. Но, как показало будущее, и Шмидт тоже был не менее прав.
Свежие комментарии