ПЕРВАЯ НОВАЯ ПЛАНЕТА

Заклинаю вас, не надейтесь объяснить количество планет — вы же не собираетесь этого делать? Эта проблема решена…

Иоганн Кеплер. Краткое изложение коперниканской астрономии. Книга 4 (1621)

Прежде чем мы создали цивилизацию, наши предки в основном жили под открытым небом. До того как мы изобрели искусственное освещение, начали загрязнять атмосферу и стали предаваться вечерним увеселениям, мы смотрели на звезды. Разумеется, в этом была и практическая нужда, связанная с календарем, но ею дело не ограничивалось. Даже сегодня самый пресыщенный горожанин может неожиданно расчувствоваться, если вдруг увидит над собой чистое ночное небо, усыпанное тысячами мерцающих звезд. При том, сколько лет я занимаюсь астрономией, это зрелище до сих пор захватывает у меня дух.

Во всех культурах небо тесно связано с религиозными устремлениями. Ложусь на землю в чистом поле — и меня окружает небо. Его масштабы подавляют. Оно такое огромное и далекое, что я кожей чувствую собственную незначительность. Но небо меня не отторгает. Я часть его, если честно — мизерная часть; что угодно кажется крошечным по сравнению с такой ошеломляющей беспредельностью. А когда я сосредотачиваюсь на звездах, планетах и их движении, меня не оставляет чувство, что я вижу перед собой механизм, шестеренки, филигранную конструкцию, которая уничижает и отрезвляет нас своими масштабами, какими бы взыскательными ни были наши стремления.

Большинство великих изобретений в истории человечества — от каменных орудий до овладения огнем и появления письменности — являются заслугой неизвестных подвижников. Наша коллективная память плохо удерживает древние события. Мы не знаем имени того из наших предков, который впервые заметил, что планеты отличаются от звезд. Вероятно, он(-а) жил(-а) десятки, а то и сотни тысяч лет назад. Но в конце концов люди во всем мире поняли, что ровно пять ярких точек, украшающих ночное небо, движутся вразрез с остальными звездами — на протяжении месяцев, причем следуют такими странными путями, как будто сами обладают разумом.

Такое же странное видимое движение было свойственно не только пяти планетам, но и Солнцу, и Луне — всего получалось семь блуждающих тел. Древние люди придавали им большое значение и называли в честь богов — не каких-нибудь старых небожителей, а главных, верховных богов, тех, которые повелевают другими богами (и смертными). Одна из планет, яркая и медленно движущаяся, получила у вавилонян имя Мардук, у норвежцев — Один, у греков — Зевс, а у римлян — Юпитер. Все эти боги были царями в своих пантеонах. Бледную быструю планету, никогда не удалявшуюся от Солнца, римляне назвали Меркурием в честь вестника богов. Самая сверкающая из планет называлась Венерой — в честь богини любви и красоты. Кроваво-красная планета именовалась Марс, как и бог войны. Самым медленным в этой плеяде был Сатурн, получивший это имя в честь бога времени. Эти метафоры и аллюзии представляли собой максимум, доступный нашим предкам: ведь у них не было никаких научных приборов, кроме невооруженного глаза, они были прикованы к Земле и не представляли, что Земля также является одной из планет.

Когда пришло время придумать неделю (в отличие от суток, месяца и года этот период времени не имеет какого-либо собственного астрономического значения), она была составлена из семи дней, каждый из которых назвали в честь одного из семи странных светил в ночном небе. Отголоски этого замысла легко узнаваемы и сегодня. В английском языке суббота (Saturday) посвящена Сатурну. Воскресенье (Sunday) — это день Солнца, а понедельник (Mo [o] nday) — день Луны. Дни со вторника по пятницу названы в честь богов саксов и родственных им тевтонов, вторгшихся в кельтско-римскую Британию. Например, среда (Wednesday) — это день Одина (Водана), что становится более очевидно, если произнести английское слово как [ведн'сди]. Четверг (Thursday) — это день Тора, пятница (Friday) — день Фрейи, богини любви. Шестой день недели остался римским, остальные стали германскими.

Во всех романских языках — например, французском, испанском и итальянском — эта связь еще очевиднее, поскольку все они происходят от античной латыни, в которой дни недели назывались (по порядку, начиная с воскресенья) в честь Солнца, Луны, Марса, Меркурия, Юпитера, Венеры и Сатурна. День Солнца стал днем Господа. Римляне могли назвать дни в порядке уменьшения яркости соответствующих небесных тел — Солнца, Луны, Венеры, Юпитера, Марса, Сатурна, Меркурия (получилось бы так: воскресенье, понедельник, пятница, четверг, среда, cуббота, вторник) — но не сделали этого. Если бы названия дней недели в романских языках были упорядочены по расстоянию от планет до Солнца, то получилась бы последовательность: воскресенье, среда, пятница, понедельник, вторник, четверг, суббота. Однако, когда мы давали имена планетам, богам и дням недели, никто еще не знал, как именно расположены планеты. Порядок дней недели кажется произвольным, но, вероятно, в нем отражено главенство Солнца.

Такой союз семи богов, семи дней и семи миров — Солнца, Луны и пяти блуждающих планет — повсюду закрепился в человеческом мировосприятии. Число «семь» стало получать сверхъестественные коннотации. Считалось, что существует семь «небес», прозрачных сфер, и в центре их всех находится Земля, которая, как предполагалось, приводит все эти миры в движение. На самом дальнем — седьмом — небе обретались неподвижные звезды. Творение мира продолжалось семь дней (с учетом того дня, в который Бог отдыхал), в голове — семь отверстий, выделялось семь добродетелей, семь смертных грехов, семь злых демонов в шумерском мифе, семь гласных в греческом алфавите (каждой из них соответствовал определенный бог и одноименная планета), семь Правителей судьбы, согласно герметической традиции, семь Великих книг в манихействе, семь Таинств, семь Мудрецов в Древней Греции, а также семь алхимических «тел» (золото, серебро, железо, ртуть, свинец, олово и медь — в свою очередь, золото ассоциируется с Солнцем, серебро — с Луной, железо — с Марсом и т.д.). Полагали, что седьмой сын седьмого сына обладает сверхъестественными способностями. Семь — «счастливое» число. В книге «Откровение» Нового Завета снимаются семь печатей со свитка, звучат семь труб, наполняются семь чаш. Августин Блаженный туманно объяснял мистическую важность семи на том основании, что три — «первое нечетное целое число» (а единица?), «четыре — первое четное целое число» (а двойка?) и «в сумме они дают семь». И так далее. Эти ассоциации сохраняются даже в наше время.

В существование четырех спутников Юпитера, открытых Галилеем, — которые и планетами-то не являются — не верили именно потому, что в таком случае ставился под сомнение примат числа «семь». По мере того как система Коперника получала все более широкое признание, в список планет добавилась Земля, а Солнце и Луна были из него удалены. Соответственно, стали считать, что планет всего шесть (Меркурий, Венера, Земля, Марс, Юпитер и Сатурн). Тогда были выстроены академические аргументы, призванные доказать, почему планет должно быть именно шесть. Например, шесть — первое «совершенное» число, равное сумме своих делителей (1 + 2 + 3). В любом случае было шесть дней творения, а не семь. Люди искали способы перестроиться с семи планет на шесть.

По мере того как корифеи нумерологического мистицизма приспосабливались к коперниковской системе, такой «самооправдательный» образ мышления перекинулся с планет на спутники. У Земли — один спутник, у Юпитера — четыре, которые открыл Галилей. Получается пять. Явно одного не хватает (мы же помним, шесть — первое совершенное число). Когда в 1655 г. Гюйгенс открыл Титан, и сам он, и многие другие убедили себя, что этот спутник — последний: шесть планет, шесть спутников, и Господь у себя на небесах.

Историк науки И. Коэн из Гарвардского университета указывал, что Гюйгенс потому и забросил поиск других спутников, поскольку из такой аргументации было очевидно, что больше ни одного найти не удастся. Шестнадцать лет спустя — по иронии судьбы в присутствии Гюйгенса — Дж. Кассини из Парижской обсерватории открыл Япет, седьмой спутник — странный мир, в котором одно полушарие черное, а другое — белое. Этот спутник Сатурна занимает более далекую орбиту, чем Титан. Вскоре Кассини открыл Рею, следующий спутник Сатурна, занимающий более близкую к планете орбиту, чем Титан.

Здесь появилась новая возможность поупражняться в нумеро­логии, на этот раз подкрепляемая практической задачей умилостивить покровителя. Кассини сложил количество планет (шесть) и спутников (восемь) и получил четырнадцать. Надо же было так случиться, что человеком, выстроившим для Кассини обсерваторию и платившим ему жалованье, был Людовик XIV Французский, «король-солнце». Астроном незамедлительно «представил» два этих новых спутника своему суверену и объявил, что «уделы» Людовика простираются до самых границ Солнечной системы. После этого Кассини благоразумно отошел от поиска спутников. Коэн полагает, что астроном опасался открыть еще один спутник и тем самым оскорбить Людовика — монарха, шутки с которым были плохи, кто вскоре стал бросать своих приближенных в тюрьмы, обвиняя в приверженности протестантизму. Однако через 12 лет Кассини вернулся к поискам и открыл — несомненно, с некоторым трепетом — еще два спутника. Пожалуй, хорошо, что такой процесс не зашел слишком далеко; в противном случае Франции пришлось бы вынести семьдесят с лишним королей по имени Людовик из династии Бурбонов.

КОГДА В КОНЦЕ XVIII в. ученые объявляли об открытии все новых миров, сила нумерологических аргументов постепенно иссякала. Однако в 1781 г. мир узнал об обнаружении новой планеты, открытой при помощи телескопа, и это стало настоящим сюрпризом. Новые спутники уже никого особо не удивляли, особенно после того, как их количество перевалило за шесть или восемь. Но когда выяснилось, что нам под силу открывать новые планеты и что люди смогли сконструировать приборы для этого, оба эти факта казались ошеломляющими — и не зря. Если существует одна ранее не известная планета, то их может быть гораздо больше — и в нашей Солнечной системе, и в других. Кто знает, что может существовать во множестве миров, скрывающихся в темноте?

Планета была открыта даже не профессиональным астрономом, а музыкантом Вильямом Гершелем, родственники которого прибыли в Великобританию вместе с семьей другого англизированного немца, царствующего монарха и будущего угнетателя американских колонистов. Гершель пожелал назвать эту планету «Георг» (точнее, «Звезда Георга») — в честь своего господина, но, словно по провидению, это имя не закрепилось. По-видимому, астрономы без устали занимались умасливанием королей. Вместо этого планету, открытую Гершелем, назвали Ураном. Уран был древнегреческим богом неба; греки считали его отцом Сатурна и, следовательно, дедом богов-олимпийцев.

Мы больше не относим Солнце и Луну к числу планет и, исключая сравнительно незначительные астероиды и кометы, считаем Уран седьмой планетой от Солнца (Меркурий, Венера, Земля, Марс, Юпитер, Сатурн, Уран, Нептун, Плутон). Уран и следующие две планеты не были известны. Четыре внешних планеты (юпитерианской группы) оказываются совсем не похожи на четыре внутренние планеты (земной группы). Плутон — отдельный случай.

Шли годы, качество астрономических приборов улучшалось, и мы стали все больше узнавать о далеком Уране. Оказалось, что тусклый свет, отражаемый этой планетой, приходит к нам не с ее поверхности, а от атмосферы и облаков — точно как на Титане, Венере, Юпитере, Сатурне и Нептуне. Атмосфера Урана состоит из водорода и гелия, двух простейших газов. Также в ней присутствуют метан и другие углеводороды. Прямо под облаками, которые можно наблюдать с Земли, расположена мощная атмосфера с огромными количествами аммиака, сероводорода и, кстати, воды.

В глубинах Юпитера и Сатурна давление так велико, что атомы теряют электроны и газ превращается в металл. Вероятно, этого не происходит на менее массивном Уране, поскольку давление в его глубинах ниже. Еще глубже, под сокрушительным весом атмосферы, находится каменная поверхность Урана. Открыть ее удалось лишь благодаря слабой тяге, которая воздействует на спутники, но эта поверхность совершенно недоступна для наблюдения. Где-то внутри Урана скрывается большая планета земного типа, укутанная колоссальным атмосферным одеялом.

На поверхности Земли тепло благодаря попадающему на нее солнечному свету. Если «выключить» Солнце, то планета вскоре остынет — причем не до пустячных антарктических морозов, не до такого холода, из-за которого замерзнут океаны, а до сильнейшей стужи: от нее воздух станет выпадать как снег, образовав покров из кислорода и азота толщиной десятки метров, который засыплет всю планету. Тех крупиц энергии, которые продолжат поступать из горячих земных недр, не хватит, чтобы растопить эти снега. На Юпитере, Сатурне и Нептуне другая ситуация. Они получают из недр примерно столько же тепла, сколько и от далекого Солнца. Если Солнце «выключить», на планетах юпитерианской группы это почти не отразится.

Но с Ураном все иначе. Он не похож на другие планеты юпитерианской группы. Уран похож на Землю: он получает очень мало тепла из собственных недр. Мы не вполне понимаем, почему так происходит, почему Уран — во многих отношениях столь схожий с Нептуном — не должен иметь мощного внутреннего источника тепла. По этой причине (но не только) мы не можем сказать, что вполне понимаем процессы, протекающие в недрах этих гигантских миров.

Уран, обращаясь по орбите вокруг Солнца, словно лежит на боку. В 1990-е гг. Солнце грело его южный полюс, именно этот полюс мы и наблюдали с Земли в конце XX в., когда смотрели на Уран. На оборот вокруг Солнца Уран тратит 84 земных года. Так, в 2030-е гг. к Солнцу (и к Земле) повернется северный полюс планеты. В 2070-е гг. Уран вновь подставит Солнцу южный полюс. В промежуточные периоды астрономы наблюдают с Земли в основном экваториальные широты Урана.

Все остальные планеты обращаются на своих орбитах более «вертикально». Не известно, почему ось Урана так странно расположена на орбите; наиболее правдоподобная гипотеза связана с тем, что когда-то очень давно, миллиарды лет назад, Уран столкнулся с блуждающей планетой примерно такого размера, как Земля, имеющей орбиту с очень большим эксцентриситетом. Такое столкновение, если оно когда-либо происходило, должно было учинить настоящий хаос в системе Урана; насколько нам известно, от этого древнего потрясения могли остаться следы, которые мы еще сможем обнаружить. Но поскольку Уран так далек, ему пока удается хранить свои тайны.

В 1977 г. группа исследователей под руководством Джеймса Эллиота, тогда работавшего в Корнеллском университете, случайно открыла у Урана кольца, подобные кольцам Сатурна. Ученые пролетели над Индийским океаном в специальном самолете НАСА (так называемой «Воздушной обсерватории им. Койпера»), чтобы рассмотреть проход Урана на фоне звезды. Такие проходы, называемые «покрытиями», случаются время от времени именно потому, что Уран медленно движется на фоне далеких звезд. Наблюдатели с удивлением обнаружили, что звезда «мигнула» несколько раз непосредственно перед тем, как ее затмила атмосфера Урана, и еще несколько раз — сразу после выхода из-за диска планеты. Поскольку это явление протекало одинаково и до, и после покрытия, данная находка (и большая работа, проделанная впоследствии) позволила открыть девять очень тонких и темных колец Урана, из-за которых планета немного напоминает небесную «мишень» с яблочком в центре.

Астрономы смогли определить с Земли, что вокруг колец Урана пролегают концентрические орбиты пяти его известных спутников: Миранды, Ариэля, Умбриэля, Титании и Оберона. Они названы в честь персонажей шекспировских пьес «Сон в летнюю ночь» и «Буря», а также в честь героев поэмы Александра Поупа «Похищение локона». Два этих спутника открыл сам Гершель. Самый близкий к планете спутник, Миранду, открыл лишь в 1948 г. мой учитель Дж. Койпер. Помню, каким огромным достижением в те годы считалось открытие нового спутника Урана. Впоследствии, изучив в ближнем инфракрасном спектре свет, отраженный от всех пяти спутников, удалось обнаружить на них признаки обычного водяного льда. Это неуди­вительно — Уран расположен так далеко от Земли, что даже в полдень там не светлее, чем на Земле после заката. Температура очень низкая. Вся вода должна быть замерзшей.

РЕВОЛЮЦИЯ В НАШИХ ПРЕДСТАВЛЕНИЯХ о системе Урана — самой планете, ее кольцах и спутниках — началась 24 января 1986 г. В этот день, спустя восемь с половиной лет пути, «Вояджер-2» прошел очень близко от Миранды, попав в яблочко небесной мишени. Затем гравитация Урана забросила корабль к Нептуну. «Вояджер» передал на Землю 4300 снимков системы Урана, сделанных крупным планом, а также массу других данных.

Оказалось, что Уран окружен поясом интенсивного излучения — этот пояс состоит из электронов и протонов, захваченных магнитным полем планеты. «Вояджер» пролетел через этот пояс, измерив по пути как магнитное поле, так и параметры самих заряженных частиц. Он также зафиксировал целую какофонию радиоволн, генерируемых этими захваченными частицами, несущимися на огромной скорости, — в меняющихся тембрах, гармониях, нюансах, но почти на сплошном фортиссимо. Нечто подобное наблюдалось на Юпитере и Сатурне, а впоследствии ожидало нас и на Нептуне, но каждый мир обладает собственной выраженной темой и контрапунктом.

На Земле магнитные полюса расположены достаточно близко от географических. На Уране магнитная ось и ось вращения отклонены друг от друга примерно на 60°. Объяснить это пока не удается. Некоторые полагают, что мы наблюдаем Уран как раз в тот период, когда северный и южный магнитные полюсы меняются местами (на Земле это также иногда происходит). Другие считают это явление еще одним следствием того мощного древнего столкновения, из-за которого планета завалилась набок. Но ответа мы не знаем.

Уран излучает гораздо больше ультрафиолета, чем получает от Солнца. Вероятно, это излучение порождают заряженные частицы, просачивающиеся из его магнитосферы и бомбардирующие верхние слои атмосферы. Космический аппарат, находясь в системе Урана, исследовал с этой точки свет яркой звезды, которая мерцает, когда ее заслоняют кольца планеты. Удалось найти новые тонкие пылевые пояса. При наблюдении с Земли казалось, что корабль прошел за Ураном; поэтому радиосигналы, которые он отправлял в ЦУП, по касательной затронули атмосферу Урана, прозондировав также и ее — под метановыми облаками. Некоторые полагают, что под облаками может находиться огромный и глубокий океан, возможно, 8000 км глубиной, состоящий из сверхнагретой жидкой воды.

Одним из главных достижений после контакта с Ураном являются полученные картинки. При помощи телекамер «Вояджера» мы открыли у Урана десять спутников, определили, сколько продолжается световой день в облаках Урана (около 17 часов), и изучили с десяток колец. Самые зрелищные изображения были получены с пяти крупных спутников Урана, уже известных ранее, особенно с самого маленького из них — койперовской Миранды. Поверхность спутников представляет собой конгломерат сбросовых долин, параллельных кряжей, отвесных скал, низких гор, ударных кратеров и замерзших потоков поверхностных пород, которые когда-то подтаивали. Неожиданно было открыть такой беспорядочный ландшафт в маленьком, холодном, льдистом мире, расположенном так далеко от Солнца. Возможно, в прошлом поверхность растаяла и перестроилась, когда в результате гравитационного резонанса между Ураном, Мирандой и Ариэлем энергия от расположенной рядом планеты насыщала недра Миранды. Может быть, мы наблюдаем последствия древнейшего столкновения, из-за которого мог опрокинуться Уран. Или, на уровне гипотезы, вдруг Миранда когда-то была катастрофически разрушена, расчленена, разбита на осколки угодившей в нее блуждающей планеткой, причем на орбите Миранды остались фрагменты, образовавшиеся при этом столкновении. Впоследствии такие «черепки» и останки могли медленно сталкиваться, объединяться под действием гравитационных сил и вновь пересобраться именно в такой хаотичный, фрагментарный, незавершенный мир, каким Миранда является сегодня.

Мне видится нечто зловещее в изображениях сумеречной Миранды, поскольку я так хорошо помню время, когда она, казавшаяся лишь бледной точкой, едва заметной в сиянии Урана, была открыта с огромными трудностями благодаря таланту и терпению астронома. За срок всего в половину человеческой жизни она превратилась из неизвестного мира в цель космической экспедиции, позволившей как минимум отчасти разгадать ее древние и своеобразные секреты.