Загадка Плутона и Харона
Пара Юпитер–Ио — не единственная в Солнечной системе, в которой два небесных тела, движущиеся по орбитам вокруг друг друга, оказались зафиксированными в таком положении, что каждому из них видна только одна сторона другого. Существует ещё Плутон и его огромная луна Харон.
Самое интересное в Хароне то, что его диаметр равен половине диаметра Плутона. Благодаря этому Плутон некоторое время считался планетой с самой большой луной (относительно его собственных размеров) в Солнечной системе. Но в 2006 году Международный астрономический союз лишил Плутон статуса планеты и перевёл в разряд карликовых планет. Теперь он всего лишь один из многих десятков тысяч ледяных обломков, вращающихся вокруг Солнца на границе Солнечной системы.
Пояс Койпера состоит из ледяных обломков, оставшихся после появления планет. Из них планета не получилась, потому что они были слишком разреженными. Пояс Койпера похож на внутренний пояс астероидов Солнечной системы — ещё одну свалку планетарного строительного мусора, который не смог сконцентрироваться в одной точке под влиянием силы притяжения Юпитера.
Внутренний край пояса Койпера начинается недалеко от Нептуна (то есть расстояние от него до Солнца примерно в 30 раз больше, чем от Земли), а внешний заканчивается на расстоянии от Солнца в 50 раз большем, чем то, на котором находится Земля. Несмотря на название, первым существование этого пояса предсказал бывший ирландский солдат и астроном-любитель Кеннет Эджворт в 1943 году, так что по справедливости он должен был бы называться поясом Эджворта–Койпера.
Плутон соответствует двум критериям планеты, сформулированным Международным астрономическим союзом в 2006 году: он круглый и движется по орбите вокруг Солнца. Но так как рядом с ним находится множество объектов из пояса Койпера, он не соблюдает третье требование — свободная орбита, на которой нет других небесных тел.
Четырнадцатого июля 2015 года станция NASA «New Horizons» пролетела через систему Плутон–Харон, словно скоростной поезд, пройдя всего в 14 000 километров над небесным телом, которое в момент отправки станции ещё считалось планетой. Сотрудники Центра управления полётами на Земле были поражены. Они ожидали увидеть мёртвый, неподвижный мир, скованный космическим холодом вдали от Солнца. Вместо этого перед ними предстали азотные ледники и горы льда, вершины которых были скрыты в завихрениях тонких облаков. Наиболее удивительным было то, что так называемая область Томбо (розовое пятно на Плутоне, имеющее форму облака и названное в честь первооткрывателя Плутона Клайда Томбо) не имела ни одного кратера, в отличие от остальной поверхности планеты. Это означало, что лёд здесь образовался сравнительно недавно.
Откуда же берётся энергия для этой необычной активности? Внутренние слои Земли нагреваются за счёт радиоактивности урана, тория и калия, но для того, чтобы разогреть Плутон, этого недостаточно. Нагревание под воздействием приливной силы Харона тоже исключается, так как подобный процесс невозможен в системе, где луна движется по кругу вокруг планеты и оба небесных тела всегда повёрнуты друг к другу одной и той же стороной. Однако это правило работает только в том случае, если Харон оказался на орбите Плутона в момент образования Солнечной системы, примерно тогда же, когда Луна стала спутником Земли. Если же Плутон заполучил свой спутник недавно (в течение последних полумиллиарда лет), то нагрев под воздействием приливных сил имел бы место и продолжался до тех пор, пока Плутон и Харон не оказались бы зафиксированы в текущем положении относительно друг друга. Никто не знает, как всё было на самом деле. Этот вопрос остаётся открытым.
Водные луны
Нагрев под влиянием приливных сил, кроме всего прочего, намекает на возможное зарождение жизни — не на Ио, так как тамошние условия слишком суровы, а на Европе. Европа нагревается за счёт влияния приливных сил Юпитера, Ио и Ганимеда и состоит в основном изо льда (в отличие от каменной Ио). Следовательно, внутренняя часть спутника должна была растаять. Где-то на Европе есть жидкая вода.
Тело, содержащее жидкость, вращается не так, как полностью твёрдое. Судя по вращению Европы, под десятикилометровым слоем льда на ней находится океан глубиной 100 километров — самый большой во всей Солнечной системе.
Издалека Европа кажется похожей на шар для боулинга, а её гладкая блестящая поверхность выглядит как огромный каток. Но если посмотреть на неё поближе, можно увидеть огромные трещины во льду. Они создают необычный мозаичный узор, напоминающий тот, который можно увидеть в Северном Ледовитом океане. Летом лёд вскрывается и отдельные льдины пускаются в свободное плавание, а зимой океан замерзает снова. Подобный узор служит ещё одним подтверждением того, что на Европе есть жидкая вода.
Подлёдный океан, куда не проникает ни один луч солнечного света, не кажется подходящим местом для жизни. Однако открытие, сделанное на Земле в 1977 году, заставило учёных усомниться в этом. Океанограф Боб Баллард с помощью субмарины «Элвин» нашёл на морском дне гидротермальные источники. Они находятся во многих километрах от поверхности океана и выбрасывают в его воды разогретые до высоких температур минералы, поддерживая жизнь экосистемы, живущей в полной темноте. В самом низу пищевой цепочки здесь находятся бактерии, получающие энергию не из кислорода, а из соединений серы, а на её вершине — гигантские трубчатые черви длиной с половину человеческой руки.
Учитывая, что Европа нагревается под влиянием приливной силы, на её дне почти наверняка имеются гидротермальные источники. Это повышает её шансы стать вторым после Земли местом в Солнечной системе, где может быть обнаружена жизнь. В данный момент NASA планирует отправить на Европу зонд, который в идеале должен сесть на её поверхность и пробурить отверстие в десятикилометровом слое льда. Современные технологии пока что не могут справиться с такой задачей, но в 2022 году будет запущена межпланетная станция Jupiter Icy Moon Explorer (JUICE), которая сможет изучить одно необычное явление на Европе.
В 2013 году с помощью космического телескопа «Хаббл» учёные увидели струи воды высотой 200 километров, бьющие из трещин в ледяном панцире Европы. Их источником может быть только подлёдный океан. Учёные из NASA полагают, что, если JUICE сможет пролететь через них и взять образцы жидкости, там могут быть обнаружены инопланетные микроорганизмы.
У Сатурна тоже есть спутник, выбрасывающий в космос струи воды, — Энцелад. Он имеет всего 500 километров в диаметре, и никто не ожидал от него подобной активности. Однако, судя по всему, растяжение и сжатие под воздействием приливных сил расплавили его внутренние слои. Возможно, что на Энцеладе находится самый маленький океан в Солнечной системе, но, как и на Европе, в нём тоже могла возникнуть жизнь.
Тот факт, что луны Юпитера и Сатурна нагреваются под воздействием приливных сил своих планет, может изменить принципы поиска жизни в других частях нашей Галактики. Дело в том, что Юпитер и Сатурн находятся за пределами обитаемой зоны Солнца. Обитаемой считается зона, в которой планеты расположены достаточно близко к своей звезде, чтобы вода на них не замерзала, но и достаточно далеко, чтобы она не закипела. Юпитер и Сатурн достаточно далеки от Солнца, и поэтому вода, необходимая для развития известных нам форм жизни, на них бы замёрзла. Но, как мы видим на примере Европы и Энцелада, этого не произошло. Судя по всему, вокруг соседних с нами звёзд часто вращаются газовые гиганты, иногда даже превышающие по размерам Юпитер. Возможно, у них есть луны большего диаметра, чем Ио или Европа, которые тоже нагреваются за счёт приливных сил.
