Разведка далеких планет

Таблица 8.3

Гравитационное влияние планеты-хозяина и Солнца на планету-спутник, включая кандидатов

Не на все вопросы удается немедленно дать ответ. Над некоторыми еще предстоит размышлять и автору этой книги, и ее читателям. Иногда поставить вопрос не менее важно, чем найти на него ответ. Мы даже не знаем пока, есть ли смысл в объединении планетообразных спутников в отдельную группу, что общего между ними и в чем каждый их них неповторим. До сих пор только одно из этих тел, Луну, посетили астронавты и роботы и еще на одном, Титане, недолго пора-

ботал спускаемый аппарат. С некоторыми спутниками сближались зонды, другие они изучали издалека, а визит к Харону еще только предстоит. Поэтому не будем забегать вперед и познакомимся с теми планетами-спутниками, о которых уже многое известно.

Луна – окно в прошлое и будущее Земли

Лунная ночь – это больше, чем просто ночь. Лунная ночь – это прогулка вдвоем по берегу моря, теплый весенний вечер, силуэты стогов на скошенном поле, тихая гладь реки с серебристой лунной дорожкой… Лунная ночь – это поэзия. Земля и Луна – космические соседи; они постоянно взаимодействуют, но не создают друг другу проблем. Иное дело – Солнце. Это опасный сосед: оно может согреть, а может и убить. Недаром у жителей пустынь есть казнь Солнцем: человека зарывают в песок по горло и оставляют на солнцепеке медленно умирать… В отличие от Солнца, Луна – наш друг и помощник. Она не греет, но и не убивает; с ней светло и не одиноко по ночам. Любуясь Луной, любитель астрономии делает свой первый «шаг» во Вселенную, а нередко – и в большую науку. Вооружившись биноклем или подзорной трубой, юный ученый ловит в объектив лунный свет и замирает от восхищения: перед ним иная планета, совсем рядом, с горами и долинами, с круглыми цирками и россыпями мелких кратеров.

Рис. 8.7. Изобразив Луну в одном масштабе с нормальной планетой (Меркурий), карликовой планетой (Церера) и крупным астероидом (Веста), мы понимаем, что по своим физическим параметрам Луна принадлежит к группе планет.

Рис. 8.8. Планета-спутник Луна сопровождает Землю миллиарды лет.

Ему еще предстоит узнать, что его простенький оптический прибор, наведенный на Луну, превращается в машину времени и «переносит» своего хозяина на миллиарды лет назад, в ту далекую эпоху, когда сформировалась и навсегда застыла в почти неизменном виде поверхность Луны.

Сегодня мы видим на поверхности Луны следы событий, происходивших миллиарды (!) лет назад. Повторяю – мы не обнаруживаем их с помощью хитроумных научных приборов, а просто видим, глядя на Луну в маленький телескоп, в простой бинокль и даже невооруженным глазом. Ничего подобного нельзя сказать о Земле и большинстве других планет: их лик изменчив. Только поверхности Меркурия и отчасти Марса «помнят» свое далекое прошлое, которое неразделимо с прошлым Солнечной системы. Этим они и интересны.

Разумеется, даже у таких «замороженных» тел, как Луна и Меркурий, поверхность понемногу эволюционирует под действием ударного вскапывания микрометеоритами. Оценки показывают, что верхний сантиметр лунного грунта перемешивается примерно за 10 млн лет, а слой толщиной в 1 м – за 1 млрд лет. Если это так, то на глубине всего нескольких метров залегают слои возрастом в миллиарды лет! Конечно, такое счастье ждет планетологов не в любом месте лунной поверхности, а лишь там, где в ближайшие эпохи не падали крупные метеориты, разрушающие порядок слоев лунной коры.

Все, что происходило в космосе в окрестности Земли, неминуемо отражалось и на Луне: изменение активности Солнца, периоды интенсивной метеоритной бомбардировки, эволюция орбиты – все это Луна «помнит» лучше, чем Земля. На нашей родной и очень активной планете дождь и ветер, вулканы и движение материков быстро стирают следы космического влияния; на лунной поверхности эти следы сохраняются почти вечно. Недаром единственный геолог, побывавший на Луне, астронавт Харрисон Шмитт, назвал Луну «пыльным окном в прошлое Земли». Это, конечно, верная, но не полная характеристика нашего спутника. Исследования Луны позволяют нам заглянуть не только в прошлое, но отчасти и в будущее Земли.

Например, обладая менее сильной гравитацией, чем Земля, Луна не смогла удержать у своей поверхности летучие вещества – атмосферу и гидросферу. Такая же участь ожидает и Землю. Пока еще темп утечки невелик: Земля теряет около 3 кг водорода и 50 г гелия (два легчайших газа) в секунду; но даже такая струйка может стать существенной за геологический период, а в будущем, когда светимость Солнца заметно возрастет, темп потери газов станет значительно выше. В то же время остывающие недра Земли уже не будут выбрасывать на поверхность столько газа. Через несколько миллиардов лет земная поверхность станет такой же сухой и незащищенной, как лунная.

Присутствие Луны рядом с Землей существенно влияет на эволюцию нашей планеты. Луна стабилизирует положение земной оси и своим приливным влиянием тормозит суточное вращение Земли. Но и Земля не остается в долгу: ее момент импульса за счет того же приливного эффекта передается Луне и понемногу увеличивает радиус ее орбиты. Сейчас Луна удаляется от Земли со скоростью около 4 см/год (примерно с такой же скоростью у нас растут ногти). В будущем Луна продолжит удаляться от Земли, но всё медленнее и медленнее. Через 5 млрд лет радиус ее орбиты достигнет максимального значения – 463 тыс. км, а продолжительность земных суток составит 870 часов, или 36 современных суток. В этот момент скорости вращения Земли и Луны станут равными: Земля будет смотреть на Луну одной своей стороной, так же как Луна сейчас смотрит на Землю. Их взаимное движение синхронизируется, как это уже случилось у Плутона и Харона. Казалось бы, приливное трение при этом должно исчезнуть. Однако солнечные приливы будут продолжать тормозить Землю. Теперь уже бег Луны по орбите начнет опережать вращение Земли, и приливное трение будет тормозить движение Луны. В результате Луна станет приближаться к Земле, правда, очень медленно, так как сила солнечных приливов невелика.

Если небольшая Луна способна в будущем так заметно изменить вращение Земли, то значительно превосходящая ее по массе Земля уже давно решила эту задачу – затормозила вращение Луны. Об этом известно с незапамятных времен: к Земле всегда ориентирована видимая сторона Луны и никогда не бывает видна ее обратная сторона. А недавно мы узнали, где и когда произошел этот захват. Наблюдения за искусственными спутниками Луны позволили определить гравитационное поле Луны и ее фигуру. Если сглаженную поверхность Земли называют геоидом, то фигуру Луны естественно назвать селеноидом. Он был бы шаром, если бы Луна не вращалась и не испытывала внешнего влияния. Но селеноид – не шар: на нем отчетливо видно увеличение высоты поверхности уровня над шаром в сторону Земли на 400 м и свыше 300 м – на обратной стороне Луны. То есть фигура Луны вытянута вдоль направления на Землю. Ясно, что это результат приливного влияния Земли. Но расчеты показывают, что при современном расстоянии до Луны приливный эффект Земли на порядок меньше необходимого! Но ведь мы знаем, что Луна отдаляется от нас, значит, в прошлом она была ближе к нам, и приливный эффект был сильнее современного. Если бы Луна была ближе в 2,7 раза, то приливным влиянием можно было бы объяснить наблюдаемую вытянутость селеноида в сторону Земли. Зная современную скорость удаления Луны, легко оценить, что это было несколько миллиардов лет назад. Значит, уже тогда вращение Луны и ее обращение вокруг Земли были синхронны!

Впрочем, все это события далекого будущего и далекого прошлого, а наш нынешний интерес к Луне в значительной мере вызван современными проблемами. Сегодня она представляется источником полезных ископаемых, космическим портом для экспедиций к далеким планетам, научной базой, военным полигоном, инструментом политической борьбы… Первые лунные экспедиции – самая романтическая страница в истории космонавтики. Полеты человека на Луну стали в полном смысле слова легендой, которую многие теперь стали воспринимать как фантазию, а некоторые – как мистификацию. Кто бы мог подумать 40 лет назад, что в XXI веке придется доказывать реальность лунных экспедиций и искать их следы на поверхности Луны (рис. 8.9)?