Разведка далеких планет

Таблица 7.2

Ярчайшие астероиды и планета-карлик Церера

А что касается карликовых планет, то ближайшая из них, Церера, хотя и может в исключительных случаях быть доступна невооруженному глазу, своим угловым размером все равно не превосходит «кляксу» атмосферного изображения звезды. Поэтому, подобно астероидам, Церера мерцает как обычная звездочка. В этом смысле переход Цереры в более высокую подгруппу ничего не изменил: как была на вид звездообразной, так ею и осталась. Однако для нас, разведчиков далеких планет, присутствие карликовой планеты Цереры недалеко от Земли чрезвычайно полезно. Все остальные планеты-карлики расположены гораздо дальше и по внешнему виду вообще неотличимы от звезд. Об их внешнем виде почти ничего не известно. А Цереру можно неплохо фотографировать даже от Земли с помощью космических телескопов и наземных инструментов с адаптивной оптикой, а кроме того, в ближайшее время ее будет изучать космический зонд.

К некоторым небольшим астероидам уже приближались космические зонды и передали их детальные изображения (см. рис. 4.31). Но к крупным астероидам и карликовым планетам экспедиций пока не было. Ожидается, что в 2011–2012 гг. зонд «Dawn» (NASA) будет исследовать Весту, а к 2015 г. прибудет к Церере. Но пока их лучшие снимки получены от Земли; они представлены на с. 10 цветной вкладки. В момент съемки расстояние до Цереры было 1,64 а. е., ее угловой диаметр составил 0,798″, а линейное разрешение на поверхности – около 20 км/пикс. Замеченное на поверхности темное пятно – вероятно, кратер – предварительно названо именем Пиацци, первооткрывателя Цереры. Замечено и несколько других крупных кратеров; дно одного из них покрыто светлым веществом.

О строении поверхности и недр Цереры пока высказываются противоречивые мнения. Температура ее поверхности не поднимается выше -35 °C, но это выше температуры сублимации (испарения) водяного льда. Тем не менее есть намеки на отложения снега и разреженную атмосферу. Некоторые модели Цереры говорят о том, что под ее поверхностью располагается толстый слой водяного льда, а под ним – каменистое ядро. Но существуют и альтернативные модели однородного строения этой планетки. Есть надежда, что после 2015 г. мы узнаем об этой карликовой планете много интересного.

На снимке Весты в основном видно южное полушарие, большую часть которого занимает огромный кратер диаметром 460 км, что близко к диаметру самого астероида (около 530 км). Глубина этого кратера около 13 км, его вал выше окружающей местности на 4-12 км, а центральный пик возвышается над дном кратера на 18 км.

Рис. 7.3. Этот метеорит размерами 9,6x8,1x8,7 см и массой 631 г, упавший в I960 г. в Западной Австралии, специалисты считают осколком астероида Веста. Он почти целиком состоит из минерала пироксена, оптический спектр которого очень похож на спектр Весты. На Земле этот минерал обычно встречается в потоках лавы. Судя по структуре метеорита, его вещество однажды испытало плавление. Похоже, что он был выбит из глубоких недр астероида. Соотношение изотопов кислорода в нем совсем не такое, как в земных и лунных породах. Образец покрыт корой плавления, образовавшейся при полете в атмосфере Земли.

Удар, создавший этот кратер, был так силен, что разрушил кору астероида и проник в область мантии. Произошло это менее 1 млрд лет назад, и выброшенное при этом вещество лишило Весту примерно 1 % ее массы. Более 50 маленьких астероидов считаются осколками Весты; астрономы называют их вестоидами (vestoid). Среди найденных на Земле метеоритов около 200 считаются частицами Весты (рис. 7.3). Планетологи полагают, что в их метеоритных коллекциях есть уже образцы с Луны, Марса, Весты и, возможно, со спутника Марса – Фобоса.

Как планеты стали карликами

Если не ошибаюсь, впервые «карлики» появились в астрономическом жаргоне вместе с диаграммой Герцшпрунга – Рассела, представляющей распределение звезд по температуре их поверхности (спектральному классу) и мощности излучения (светимости). На этой диаграмме, впервые построенной в 1910 г., звезды невысокой температуры, имеющие вследствие этого красноватый цвет поверхности, разделились на две группы: с очень высокой и очень низкой светимостью. Поскольку это ясно указывало на различие размеров звезд, их вполне естественно стали величать «гигантами» и «карликами». Именно так впервые назвал их Эйнар Герцшпрунг и окончательно закрепил Генри Рассел в своей заметке «„Giant“ and „Dwarf“ Stars», опубликованной в 1913 г. в журнале Observatory Так в астрономии появились красные карлики (red dwarf).

А через несколько лет астрономов поразили спектры едва заметных спутников двух ярких звезд – Сириуса и 40 Эридана. Оказалось, что их едва различимые спутники – Sirius В и 40 Eridani В – имеют нормальную для звезды массу, весьма горячую белую поверхность, но при этом очень низкую светимость! Хотя астрономы-наблюдатели обнаружили их еще в XIX в., но только законы физики, открытые в XX в., помогли понять, что у этих спутников необычайно малый размер и фантастическая плотность. В 1922 г. американский астроном Виллем Лёйтен предложил называть этих звездных гномов белыми карликами(white dwarf). С этого момента «карлики» прочно обосновались в астрономии: в семействе звезд появились желтые карлики (в их числе и наше Солнце) и голубые карлики, в семействе звездных систем – карликовые галактики, а с недавних пор, как мы знаем, родилось и семейство планет-карликов.

В отношении звезд этот набор терминов трудно назвать удачным. Представляя себе «карликов», мы ожидаем некоторого сходства между ними хотя бы в размерах. Но белые карлики меньше красных карликов в десятки раз и меньше желтых карликов в сотни раз! Да и по своим свойствам они имеют мало общего: если вспомнить, что по определению звезды – это объекты, в недрах которых протекают термоядерные реакции, то белые карлики вообще не звезды, а вырожденные остатки проэволюционировавших звезд. То же и с галактиками: карликовые галактики значительно ближе к звездным скоплениям, чем к нормальным галактикам. Учитывая эти неудачи с «карликовыми» терминами, резонно спросить: а может быть, астрономы попали впросак и с планетами-карликами?

Таблица 7.3

Параметры некоторых астероидов (Р —период суточного вращения, a и e —большая полуось и эксцентриситет орбиты)

Изучив табл. 7.3, мы увидим, что семейство астероидов так разнообразно и неоднородно, что идея их деления на несколько подклассов напрашивается сама собой. По некоторым параметрам это деление уже давно выполнено. Есть спектральные типы астероидов, различающиеся веществом на их поверхности. Есть семейства астероидов, объединенные по характеру их орбитального движения. Но, учитывая колоссальную разницу в размерах и массах астероидов, естественно хочется поделить их на группы «мертвых» и «живых». Эти образы неожиданно пришли мне на ум, обычно астрономы так не говорят. Под мертвыми я имею в виду небольшие астероиды – камни, булыжники или льдистые глыбы, не обладающие существенными внутренними источниками тепла и достаточной гравитацией, чтобы их недра могли самостоятельно изменяться. Они испытывают удары соседей и нагрев солнечными лучами; их форма и состав поверхности изменяются, но все эти процессы – не более чем эволюция гальки под напором морской волны. Значительно более сложная эволюция, затрагивающая весь объем тела и меняющая его исходную структуру и состав до неузнаваемости, протекает только у достаточно крупных тел, и их в геологическом смысле можно считать живыми; астрономы называют их планетами.

Такое деление мелких тел Солнечной системы напрашивалось давно, и астрономы подходили к нему постепенно. Важную роль здесь сыграл Плутон (см. с. 10 цветной вкладки). Ох, и плут он, этот Плутон! С момента открытия его всегда упоминали как нетипичный объект. Сколько раз он водил астрономов за нос! Начать с того, что его открыли, разыскивая совсем другую, гораздо более массивную планету. Но ее не оказалось, зато нашелся малыш-Плутон. И сразу же начались сюрпризы: он единственный в своем движении вокруг Солнца пересекает орбиту соседней планеты; он единственный то имеет атмосферу, то теряет ее, когда она замерзает и в виде снега падает на поверхность планеты. Этот плут даже регулярно меняет свой порядковый номер, попеременно становясь то восьмой, то девятой планетой от Солнца; у него единственного обнаружился спутник – Харон – размером чуть ли не с саму планету, отчего парочку Плутон – Харон стали называть двойной планетой. Одним словом, Плутон – уникальная планета. Или не планета вовсе?