Отто Байндер - Загадки астрономии

Кроме четырех захваченных спутников-астероидов, Юпитер «пленил» 14 других необычных маленьких планетообразных тел, которые ставят перед нами задачу чрезвычайной важности…

Загадка 1. Почему астероиды-троянцы покинули свои орбиты и перешли на орбиту Юпитера?

Астероиды-троянцы собраны в две группы, которые постоянно находятся в 60° впереди и 60° позади Юпитера в его движении вокруг Солнца. Как раз в этих точках орбиты силы притяжения со стороны Солнца и Юпитера уравновешиваются, и образуются две нейтральные зоны, где тела могут оставаться в равновесии бесконечно долго. Строго говоря, троянцев нельзя назвать спутниками Юпитера, так как они не обращаются вокруг него; в то же время это и не планеты в полном смысле слова, хотя они движутся по орбите Юпитера.

Теория столь необычного явления была разработана Лагранжем в XIX столетии — еще до открытия астероидов. Он показал, что нейтральные зоны находятся в 60° впереди и позади планеты и образуют с ней и Солнцем равносторонний треугольник.

Из теории Лагранжа следует интересный вывод: такие спутники могут существовать и у любой другой планеты, хотя до настоящего времени они и не обнаружены. Однако совсем маленькие тела, невидимые даже в телескоп, могут сопровождать Венеру, Марс, Сатурн и даже Землю в их движении по орбитам. По плану астрономических наблюдений в космосе равносторонние точки земной орбиты будут наблюдаться в телескопы для обнаружения «троянцев» Земли [21] Троянец странной природы, по-видимому, существует у Луны. Он движется в 60° позади Луны по ее орбите. Этот спутник представляет собой скорее сгущение пыли, чем твердое тело. Его существование было предсказано теоретически еще в 1956 г., но он был сфотографирован лишь в 1961 г. Кордылевским (Польша). Однако объект настолько слаб, что требуются дальнейшие исследования, прежде чем его можно будет признать троянцем Луны. .

У Юпитера — девять спутников-троянцев в головной группе и пять в задней. Их диаметры от 15 до 80 км , что дает нам некоторый ключ к разгадке их происхождения: скорее всего это захваченные планетой астероиды. Но как Юпитер мог пленить их, не нарушив законов небесной механики?

Одна из гипотез дает такое объяснение. Перемещаясь вдоль пояса астероидов, Юпитер время от времени захватывал блуждающие астероиды, которые отважились проникнуть в сферу его гравитационного влияния. Четыре астероида стали настоящими спутниками (см. гл. VI), а другие все же остались наполовину во власти Солнца. После напряженной гравитационой борьбы между двумя гигантами крупнейшие из подвергшихся возмущениям астероидов приобрели эксцентрические орбиты (Эрос, Гермес и т. д.), а другим посчастливилось ускользнуть в две зоны, где обе силы гравитации уравновесили друг друга. Там они остаются и по сей день.

По мнению сторонников другой гипотезы, каждый троянец — это смесь метеорных тел и космических осколков, захваченных из-за пределов солнечной системы действием солнечного тяготения. На пути к Солнцу некоторые из мелких осколков, пересекавших орбиту Юпитера, были собраны вместе его мощным притяжением. Бóльшая часть вещества затем упала на поверхность планеты, а остатки удерживались Солнцем, до тех пор пока не нашли покой в нейтральных точках. Непосредственное посещение космонавтами этой области позволит установить, из чего состоят троянцы, и разрешит спор.

Спутники Юпитера, особенно четыре самых крупных, ставят перед нами другой вопрос, ответ на который ревниво охраняется Вселеной.

Загадка 2. Являются ли два из четырех галилеевских спутников гигантскими снежными комьями?

Эти спутники называются «галилеевскими», в честь открывшего их в 1610 г. Галилея. Из четырех спутников три по размерам больше Луны, а два — больше Меркурия. Ио и Европа, диаметры которых соответственно равны 3720 и 3140 км, ничем не выделяются. Что касается Ганимеда и Каллисто, то, несмотря на значительные размеры диаметров — соответственно 5230 и 5150 км [22] Некоторые ученые считают, что Каллисто больше Ганимеда. , — масса каждого из них в два раза меньше, чем у Меркурия. Оба спутника характеризуются высокими значениями альбедо, которые не могут быть обусловлены сияющими облачными атмосферами, так как атмосферы у них полностью или почти полностью отсутствуют.

Теория объясняет малые массы и высокие альбедо Ганимеда и Каллисто тем, что их недра и поверхностные слои состоят из белого вещества низкой плотности — такой, как у снега или льда. Поэтому эти два спутника больших размеров, но малой массы, вероятно, не что иное, как снежные гиганты с очень маленькими каменными ядрами.

Спутникам Юпитера и других внешних планет присуща другая особенность, не наблюдающаяся у спутников четырех внутренних планет до Марса включительно.

Загадка 3. Почему 11 спутников из 31 обращаются вокруг планет в обратном направлении?

Почти все тела в солнечной системе — планеты, спутники, кометы, астероиды, метеорные тела — обращаются вокруг Солнца против часовой стрелки, если смотреть из северного полюса эклиптики. То же самое можно сказать и о направлении вращения этих тел вокруг своих осей.

Иначе обстоит дело с четырьмя внешними спутниками Юпитера, не имеющими собственных имен и обозначенными римскими цифрами: VIII, IX, XI и XII. Эти необычные спутники имеют обратное обращение вокруг Юпитера — по часовой стрелке. Теория, согласно которой они являются «плененными» астероидами, дает простое объяснение этому факту. Если они были захвачены из пояса астероидов притяжением Юпитера, то направление их орбитального движения определялось бы моментами количества движения этих тел относительно планеты.

Рис. 10. Четыре внешних спутника Юпитера (отмечены буквой О) имеют обратное движение (по часовой стрелке). Предполагается, что это захваченные гигантом астероиды.

Но обратное вращение самого внешнего спутника Сатурна — Фебы — не удается объяснить таким же образом. Вряд ли Феба — астероид, удалившийся от основной массы малых планет на невероятно большое расстояние — 800 млн. км. Скорее всего тяготение Сатурна изменило направление движения кометы, летевшей к Солнцу, и превратило ее гиперболическую траекторию в замкнутую орбиту. Вместе с головой будущая Феба потеряла и хвост, так как он образуется только при достаточном приближении к Солнцу (внутри орбиты Марса). Тепло и коротковолновое солнечное излучение превращают замерзшие газы головы кометы в светящиеся пары´, тянущиеся в виде хвоста далеко позади нее. Эта теория будет окончательн o доказана, если будущие космонавты, опустившись на Фебу, обнаружат смесь пыли, камней, кристаллов льда и замерзших газов. Если же, напротив, Феба окажется твердой, как обычные спутники, и непохожей на голову кометы, то загадка останется неразрешенной.