Юпитер и все-все-все

Пятая сила

Где в Солнечной системе приливные эффекты достигают наибольшей выразительности? Быть может - вблизи Солнца, благодаря его гигантской массе? Бесспорно, Солнце - мощный генератор приливов, сумевший, как мы знаем, синхронизовать вращение Меркурия. А как еще проявило себя Солнце? Астрономы могут еще вспомнить несколько случаев распада ядер комет вблизи Солнца, но полной уверенности в приливном характере этого явления нет, поскольку ледяное ядро кометы способно разрушиться и от сильного нагрева солнечным излучением. Таким образом, высокая светимость Солнца затрудняет исследование его приливного влияния "в чистом виде".

Иное дело - Юпитер, гигантская планета, уступающая Солнцу по массе, но зато холодная; так сказать, масса в чистом виде. Именно вблизи Юпитера в конце 20 века астрономы открыли два самых эффектных приливных явления. Первое связано с ближайшим к планете крупным спутником Ио. Своими размером и массой похожий на Луну, Ио резко выделяется среди других спутников планет Солнечной системы своей высокой вулканической активностью. Каков же источник энергии грандиозных вулканов Ио? Почему он единственный из всех спутников планет имеет раскаленные недра? Источником тепла Ио считаются его приливные деформации в гравитационном поле Юпитера. Под влиянием притяжения соседних спутников Ио движется по несколько вытянутой орбите, поэтому приливное воздействие вблизи поверхности спутника периодически изменяется. Это приводит к вязким деформациям спутника и выделению энергии. Высота статического прилива на Ио достигает 7 километров, и поэтому не удивительно, что даже малое перемещение приливных горбов может так сильно разогреть недра спутника.

Однако наиболее ярко приливные силы Юпитера проявили себя в эпизоде с кометой Шумейкеров-Леви-9. Это было драматическое событие, настоящая космическая катастрофа!

Комета была открыта недалеко от Юпитера американскими астрономами Кэролайн и Юджином Шумейкерами вместе с Дэвидом Леви 24 марта 1993 года на обсерватории Маунт Паломар в Калифорнии. Ее назвали кометой Шумейкеров-Леви-9, поскольку она уже девятая, открытая этой троицей. Вычисления показали, что 9 июля 1992 года комета прошла вблизи Юпитера, на расстоянии всего лишь 0,5 радиуса планеты от ее поверхности, и была разорвана его притяжением более чем на 20 частей. До разрушения радиус ее ядра был около 20 километров. Растянувшись "паровозиком", осколки кометы удалились от Юпитера по вытянутой орбите, а затем, в июле 1994 года, вновь приблизились к нему и со скоростью более 60 километров в секунду столкнулись с облачной поверхностью Юпитера. Астрономы впервые наблюдали столкновение кометы с планетой. Это было грандиозное событие, надолго оставившее "шрамы" на облачной поверхности планеты. Мощные взрывы раздвинули облака, и в образовавшиеся "окна" астрономы впервые смогли заглянуть вглубь атмосферы Юпитера.

Без сомнения, вблизи планет-гигантов подобные катастрофы происходят регулярно. Некоторые из них трудно предвидеть заранее, как это было в случае с кометой Шумейкеров-Леви-9, но другие вполне прогнозируемы. Так, у Нептуна всего один крупный спутник - Тритон, похожий на нашу Луну. Примечателен он тем, что движется в направлении, обратном суточному вращению Нептуна. При этом Тритон, естественно, тормозится приливным воздействием планеты и приближается к ней. Не исключено, что, двигаясь от периферии системы к ее центру, массивный Тритон выбросил все остальные внешние спутники Нептуна в межпланетное пространство. Уцелела лишь далекая Нереида - спутник среднего размера. Вероятно, она с самого начала была дальше от центра системы, чем Тритон. Приливным влиянием массивного Тритона на планету некоторые исследователи объясняют неожиданно высокую температуру атмосферы Нептуна (планета излучает в 2-2,5 раза больше тепла, чем получает от Солнца). Однако выдвигаются и другие объяснения на сей счет.

Судьбу самого Тритона можно прогнозировать с полной определенностью: он неминуемо приблизится к планете, сметет несколько ее маленьких внутренних спутников, разрушит тонкие кольца, но при этом и сам разрушится приливным силами планеты, украсив ее великолепным новым кольцом, вероятно, более массивным, чем кольцо Сатурна. Не исключено, что центральная, наиболее плотная часть спутника достигнет атмосферы планеты. На это стоило бы посмотреть!

Однако не только планеты-гиганты управляют движением своих спутников при помощи приливов. Один из двух спутников Марса Фобос имеет орбитальный период короче марсианских суток и поэтому приближается к планете. Расчеты показывают, что всего лишь через 30-100 миллионов лет Фобос должен упасть на Марс. Разумеется, если прежде спутник не разрушится. Впрочем, его разрушение уже началось: сейчас Фобос удален от центра планеты на расстояние 2,76 марсианских радиусов. А с учетом того, что плотность спутника в 1,8 раза меньше средней плотности планеты, предел Роша для него соответствует расстоянию около 3 радиусов Марса. Детальные расчеты показывают, что значительная часть поверхности Фобоса уже находится за границей критической полости Роша. Правда, само понятие "полость Роша" имеет определенный смысл лишь для жидких однородных тел. Для сравнительно твердого Фобоса частичный выход поверхности за предел Роша еще не означает, что слабосвязанное вещество (пыль, реголит) должно самостоятельно покидать поверхность спутника. В действительности поверхность Фобоса выступает за границу критической полости Роша как раз в тех местах, где приливные силы прижимают вещество к поверхности, поэтому вся поверхность спутника пока еще покрыта толстым слоем реголита. Но уже скоро Фобос начнет терять слабосвязанное вещество с поверхности, а затем и твердое тело спутника будет неминуемо разорвано, учитывая, что плотность Фобоса вдвое ниже плотности Марса. Неужели когда-то и Марс украсится "сатурновым" кольцом?

Следует упомянуть и о приливном влиянии самих спутников планет на еще более мелкие тела, например, на ядра комет. Следы небольших приливных катастроф астрономы обнаружили на поверхности Луны и других спутников в виде характерных цепочек метеоритных кратеров. Исследование этих цепочек и расчеты показали, что именно так должны выглядеть следы удара обломков кометного ядра (или рыхлого астероида), разрушенного приливным эффектом вблизи самой поверхности спутника. По этой причине вместо взрыва одной мощной "бомбы" поверхность получает нечто вроде короткой "пулеметной очереди". Как и в случае бомбардировки Юпитера обломками кометы Шумейкеров-Леви-9, цепочки кратеров на Луне и других спутников оказывают неожиданную услугу астрономам: вокруг таких цепочек лежит распыленное еще на подлете к поверхности вещество кометного ядра, которое можно изучать.

Владимир Георгиевич Сурдин, 2002 год