Планета, окруженная астероидами

Самый большой астероид в Солнечной системе и одновременно самая маленькая карликовая планета – такова Церера, своеобразный форпост Земли на краю между планетами земной группы и планетами-гигантами. Автоматическая межпланетная станция Dawn («Рассвет»), запущенная НАСА, достигла Цереры в апреле 2015 года и немедленно приступила к работе. Первое, что сразу же озадачило, – белые пятна на этой маленькой планетке. Исследование их природы может дать ключ к разгадке внутреннего устройства Цереры.

В 2016 году космический аппарат Dawn сделал детальные снимки самой большой яркой области, находящейся в кратере Оккатор (диаметр кратера 92 км). Разрешение зонда позволило увидеть центральный холм и вариации оттенков цвета на поверхности яркой области, для человеческого глаза незаметные. Возможно, они отражают различия в химическом составе вещества. О происхождении этого загадочного образования остается только гадать. Оно могло, например, появиться от удара метеорита, который обнажил ледяной слой на Церере на глубине 40 км под поверхностью и одновременно разогрел лед. Потом этот лед опустился в образовавшийся кратер Оккатор, вода испарилась, а яркая соль и минералы остались.

Дно кратера Оккатор пронизано трещинами и разломами, которые кажутся старше самого кратера. Возможно, они и обеспечили выход веществу из-под поверхности – это вещество было выдавлено снизу в момент образования кратера.

Более того, зонд Dawn обнаружил водяной лед, скрывающийся в 10-километровом кратере Оксо. Вода – либо в виде обычного льда, либо в связанном состоянии внутри гидратированных минералов – сконцентрирована у края кратера. Согласно моделям, разработанным для Цереры с учетом белых пятен на ее поверхности, – таких, как в кратере Оккатор, – под поверхностью этой карликовой планетки есть ледяной субстрат, перемешанный с солью и скальными породами. Лед в кратере Оксо мог выступить на поверхность после оползня или удара метеорита. В кратере Оккатор такой лед сублимировал и оставил после себя соли, проступившие на ярких участках; в кратере Оксо, напротив, умеренно холодный климат, и лед мог сохраниться там.

В 2017 года планетологи обнаружили на поверхности Цереры вкрапления органических соединений на основе углерода, входящие в состав смолоподобных минералов. Точный их состав определить не удается, но полученные спектры соответствуют смолоподобным минералам керниту или асфальтиту. Судя по составу и концентрации этих органических веществ, вряд ли они прибыли на Цереру с другой планеты.

Они бы не пережили тепло, выделившееся в результате столкновения. Кроме того, если бы они добирались попутным космическим транспортом, то были бы рассеяны повсюду, а не сосредоточены в отдельных вкраплениях. Скорее всего, они образовались на самой Церере.

Открытие водяного льда и ярких участков минеральных отложений на Церере сбивают с толку – эта карликовая планета совсем не так проста, как казалось ранее. Непонятно, что именно может происходить внутри астероида, но наличие органических веществ на его поверхности указывает на то, что внутри Цереры идут процессы с участием воды, регулируемые теплообменом.

Могут ли астронавтам угрожать сильные песчаные бури?

В фильме «Марсианин» (2015) показано, как чудовищная песчаная буря обрушивается на ракету, на которой астронавты должны возвращаться на Землю. Вряд ли такое может произойти на самом деле – атмосфера Марса слишком разреженная, ее плотность составляет всего лишь 1 % от земной. Самый сильный марсианский ветер будет сродни легкому ветерку на Земле.

Но пылевые бури на Марсе все-таки могут быть опасны: они ухудшают видимость, из-за них становится гораздо труднее накапливать солнечную энергию. С такими проблемами столкнулись марсоходы «Спирит» (Spirit) и «Оппортьюнити» (Opportunity).

Немалый вред могут нанести и пыльные песчаные вихри под названием «пылевые дьяволы». Частицы пыли оседают на скафандрах, на ангарах, на контейнерах – на чем угодно – и трутся друг о друга в сухих песчаных вихрях. Возникающее вследствие этого статическое электричество может причинить немало неприятностей.

Пылевые дьяволы – нередкое явление на Марсе. В 2017 году группа ученых под руководством Брайана Джексона из Университета штата Айдахо в Бойсе (США) проанализировала барометрические данные с марсианской поверхности и показала, что пылевые дьяволы – гораздо более распространенное явление, чем полагали еще не так давно. В среднем пылевой дьявол, как чертик из табакерки, неожиданно выскакивает каждый день на одном квадратном километре поверхности. Ширина такого вихря обычно достигает около 13 метров. Астронавт может одновременно увидеть десятки пылевых дьяволов, скользящих по поверхности, они могут достигать километровой высоты.

История исследования небес

Астрономия – самая древняя наука. На протяжении многих тысяч лет она служила подспорьем в навигации и времяисчислении. При строительстве многих памятников, дошедших до нас с древних времен, применяли астрономические знания.

– 3500 до н. э.

Данные астрономических наблюдений впервые зафиксированы в письменных источниках шумеров, которые придумали 60-ричную систему счисления. Эта система счисления легла в основу измерения углов, которой мы до сих пор пользуемся при определении координат на небе.

– 3000 до н. э.

Китайские астрономы разрабатывают свои собственные методы наблюдений, составляют детальные звездные каталоги и наблюдают такие астрономические явления, как затмения, пятна на Солнце и новые звезды.

– 250 до н. э.

Эратосфен измеряет длину окружности Земли.

– 140 н. э.

Птолемей из Александрии уточняет геоцентрическую модель Солнечной системы, добавляя к движению планет эпициклы.

499

Индийский математик Ариабхата публикует большой труд по астрономии, в котором, помимо прочего, объясняет причину затмений и указывает точную продолжительность земного года.

– 800

Начинается золотой век астрономии исламского Средневековья.

1054

Китайские астрономы наблюдают Сверхновую, после взрыва которой возникла Крабовидная туманность.

1543

Николай Коперник публикует свою гелиоцентрическую модель Солнечной системы.

– 1570–1601

Тихо Браге проводит точные наблюдения планет и других небесных объектов. Он доказывает, что кометы и новые звезды являются удаленными объектами, а не атмосферными явлениями, тем самым бросая вызов господствующим представлениям о незыблемой небесной сфере, на которой ничего не меняется.

1609

Иоганн Кеплер публикует два первых закона движения планет, выводы которых базируются на наблюдениях Тихо Браге и его собственных. Первый закон об эллиптических орбитах переворачивает представления древних астрономов, считавших, что планеты двигаются по идеальным окружностям.

1610

Галилео Галилей наводит телескоп на Юпитер и наблюдает его четыре спутника. Таким образом, он увеличивает количество известных спутников сразу в пять раз и доказывает, что небесные тела вовсе не обязаны вращаться вокруг Земли, подтверждая гелиоцентрическую модель Коперника. Галилей провел много астрономических наблюдений, в числе прочего он открыл кольца у Сатурна.

1687

Исаак Ньютон закладывает теоретические основы движения небесных тел. Его уравнения, описывающие силу тяготения и результат ее действия, способны объяснить и точно предсказать движение планет, их спутников и других тел в пространстве – эта наука называется небесной механикой.

1705

Эдмунд Галлей на основании теории тяготения Ньютона доказывает, что наблюдения ярких комет в предыдущие столетия на самом деле относятся к одной и той же комете. Двигаясь вокруг Солнца по длинной и сильно вытянутой орбите, она возвращается и становится видна каждые 76 лет.

1781

Вильям Гершель открывает Уран, первую новую планету со времен Античности.

1814

Йозеф фон Фраунгфер наблюдает в изобретенный им спектроскоп темные линии в спектре солнечного света. И только через несколько десятков лет выясняется, что эти линии выдают присутствие разных атомов. Сейчас с помощью спектроскопии астрономы определяют химический состав звезд, планет и межзвездных облаков.

1821

Алексис Бувар высказывает предположение, что на положение Урана своим гравитационным полем влияет неизвестная планета.

1846

Иоганн Галле первым наблюдает планету, существование которой предсказал Бувар. Он находит ее с помощью расчетов Урбена Леверье. Планета получает название Нептун.

– 1910

Эйнар Герцшпрунг и Генри Норрис Рассел наносят характеристики звезд на диаграмму цвет – светимость. Звезды группируются на этой диаграмме в соответствии со своими спектральными классами и классами светимости, что намекает на их эволюцию.

1924

Артур Эддингтон создает теорию внутреннего строения звезд и на основе своей модели рассчитывает зависимость между массой и светимостью звезды. Из модели следует, что температура внутри звездных ядер достигает миллионов градусов.

1924

Эдвин Хаббл доказывает, что далекие туманности (каковыми их считали многие астрономы) на самом деле являются другими галактиками за пределами Млечного Пути. Это открытие чрезвычайно расширяет представление о Вселенной. Несколько лет спустя Хаббл выводит закон расширения Вселенной.

1938

Ханс Бете показывает, что термоядерный синтез является основным источником энергии у большинства звезд, подтвердив предположение Эддингтона.

1967

Джоселин Белл и Энтони Хьюиш открывают пульсары – сверхплотные вращающиеся нейтронные звезды, рожденные во взрывах сверхновых.

1970-е и 1980-е

Два космических аппарата «Вояджер» впервые снимают крупным планом Юпитер, Сатурн, Уран и Нептун, а также некоторые их спутники.

1994

Комета Шумейкер – Леви 9 сталкивается с Юпитером.

1995

Мишель Майор и Дидье Келос обнаруживают планету, вращающуюся вокруг звезды главной последовательности 51 Пегаса. За этим следуетт шквал открытий экзопланет.

2005

Зонд «Гюйгенс» совершает посадку на Титане и делает первые снимки поверхности этого гигантского, окутанного смогом спутника Сатурна.

2016

Коллаборация LIGO сообщает о первом прямом наблюдении гравитационных волн, возникших в результате столкновения двух черных дыр.