Знание- сила, 2006 № 10 (952)

Может быть, "Венера-экспресс" объяснит эту новую загадку?

Сергей Ильин

Плутону не везет. Эта самая маленькая и самая далекая от Солнца планета не успела даже отпраздновать 75-летие своего пребывания в великой планетной семье, как ее оттуда начали беспощадно изгонять. Дискриминация шла по признаку размеров. Поскольку за орбитой Плутона было обнаружено огромное скопление ледяных обломков, опоясывающее нашу Солнечную систему (так называемый "пояс Койпера"), а в нем — обломки размером с сам Плутон, то астрономы решили переименовать Плутон из планет в "трансурановые объекты", чтобы другие объекты Плутонова размера не запросились в привилегированное планетное сообщество. Ну, чем вам не Европейское сообщество?!

Многострадальный Плутон претерпел гяжелые испытания. Его несколько раз вышвыривали из сообщества и принимали обратно, и вот он — видимо, с отчаяния — решился на крайний шаг и задумал доказать свое право на "планетность" совершенно неожиданным способом. Он провозгласил, что у него, как и у всякой уважающей себя — и всеми уважаемой — планеты, есть не только собственные луны, но даже собственные кольца. Как у Сатурна. Как у Юпитера, Урана и Нептуна. Только труба пониже и дым пожиже, а так — все, как у всех, принципиально ничем не хуже. И действительно, астрономы, пристально рассмотревшие Плутон, известили совсем недавно, что вокруг этой крохотной планетки вращается не только увесистый спутник Харон, но и еще две луны, совсем малютки, а между ними и самим Плутоном заметны еле видимые, очень тонкие, но несомненные кольца.

Между тем кольца, как мы уже только что перечислили, характерны именно для планет, причем прежде всего — для крупных. Так что Плутон утер нос не только вышвырнувшим его из числа планет ученым, но и самому тому принципу, на котором базировалась их дискриминация, показав, что не в размерах сила. Вот он — маленький, а кольца у него такие же, как у какого-нибудь гиганта. Он бы еще долго разорялся, но ученые дали ему знак замолчать на минутку. Чтобы они могли разобраться в произошедшем. И пока он молчит, мы можем разобраться тоже.

Впервые планетарные кольца были открыты у Сатурна. Честь этого открытия принадлежала Галилею, который в 1610 году направил на Сатурн изобретенный им телескоп и увидел, что по обеим сторонам диска планеты (он был первым, кто увидел этот диск) висят словно бы два уха или две серьги, разумеется — небольшие. При следующем рассмотрении Сатурна эти его "уши" бесследно исчезли, и вплоть до 1659 года никто не понимал, в чем тут дело, пока в упомянутом году Христиан Гюйгенс, все внимательно изучив и обдумав, не объявил, что это на самом деле не уши, а плоские кольца, окружающие планету и "исчезающие" (но не совсем, а только из виду), когда Земля и Сатурн располагаются неким особым образом (так что кольца видны с Земли не плашмя, а в торец), что свидетельствует о необычайно малой толщине этих колец. И действительно, когда удалось провести соответствующие измерения, выяснилось, что если изобразить наружное кольцо Сатурна в виде круга с диаметром в 10 км, то толщина кольца будет составлять в этом масштабе всего I миллиметр.

В конце XIX века великий Максвелл первым высказал гипотезу, что кольца состоят из множества мелких и крупных частиц и кусков льда, обращающихся вокруг Сатурна. Это было подтверждено последующими спектроскопическими измерениями, которые позволили определить, что внутренние части колец вращаются быстрее, чем наружные, чего не могло бы быть, если бы кольца были сплошными. И уже совсем наглядно подтвердили эти представления полеты первых космических зондов — "Пионеров" и "Вояджеров", которые сфотографировали кольца Сатурна, показав, что те состоят из частиц всевозможных размеров — от долей миллиметра до ледяных обломком в несколько метров в диаметре.

Космические полеты и введение в строй космического телескопа Хаббла и других новейших средств наблюдения резко расширили представления о планетарных кольцах. Выяснилось, что они есть не только у Сатурна, но и у Юпитера, Урана и Нептуна, короче, у всех планет — газовых гигантов. Только у Сатурна они самые широкие и четкие, тогда как у Юпитера, например, слабые и как бы пыльные, свидетельствуя этим, что они состоят из частиц еще меньшего размера — порядка микронов. У Урана и Нептуна зато кольца оказались темные и тонкие. Кстати, кольца Урана были обнаружены уже в 1976 году, то есть еще до космических зондов, прямо с Земли, с помощью наблюдений оккулыации. Так называется затмение какого-нибудь космического объекта — планеты или звезды, например, — диском другой планеты. Астрономы заметили, когда Уран "наползал" на звезду, та, прежде чем исчезнуть за его диском, несколько раз меняла яркость — становилась то ярче, то слабее. И то же самое происходило, когда она "выныривала" из- за диска Урана. Подсчитав, сколько таких миганий происходило, астрономы уверенно заявили, что Уран окружен девятью тончайшими кольцами, — это они периодически "затмевали" несчастную звезду.

Тот же телескоп Хаббла вкупе с космическими зондами позволил рассмотреть еще одну общую особенность всех окруженных кольцами планет: в тесном соседстве с некоторыми кольцами вокруг них обращается какой-нибудь очень маленький спутник. Взять, например, тот же Уран. Не так давно в журнале Science появилась работа Шоувальтера и Лиссауэра, в которой сообщалось об открытии вокруг Урана — в дополнение к уже известным темным, резко срезанным, узким (самое широкое — 100 километров) кольцам — еще двух новых, R1 и R2, которые выглядят, как кольца Юпитера — размытые, широкие и пыльные. Более того, рядом со многими из урановых внутренних колец или даже внутри них движутся маленькие луны (Дездемона, Бьянка, Джульетта, Белинда, Псрдита и так далее), и две такие же луны-"погонщики", Пук и Маб, обнаружены возле этих двух наружных поясов.

Все это очень напоминает картину, уже раньше обнаруженную вокруг Сатурна. Юпитера и Нептуна. Везде — кольца и возле них (или внутри них) — луны-"погонщики". Это свое название маленькие луны получили из- за того, что их расположение наводит на мысль, что они "подгоняют" частицы соотвстствующего кольца (в их движении вокруг планеты) с помощью своего гравитационного "кнута". Зачастую это происходит благодаря так называемому резонансу, когда периоды обращения "погонщика" и его кольца оказываются кратными. Например, крохотный Мимас, обращающийся рядом со щелью Кассини, разделяющей два Сатурновых кольца, вращается ровно вдвое быстрей, чем тела вблизи этой щели, и в результате раз в два оборота притягивает к себе эти тела и тем самым расчищает щель.