science Алексей Архипов Кипящая Ио ru rusec lib_at_rus.ec LibRusEc kit 2007-06-12 Tue Jun 12 01:48:38 2007 1.0

Архипов Алексей

Кипящая Ио

Алексей Архипов, радиоастроном, г.Харьков

КИПЯЩАЯ ИО

Ио - это спутник планеты Юпитер, названный по имени одной из многочисленных возлюбленных Зевса. Он немного крупнее нашей Луны и является одним из самых экзотических мест в Солнечной системе. Много таинственных историй связано с этим миром, который сейчас исследует американская автоматическая межпланетная станция "Галилей".

Ио давно удивляла астрономов. Время от времени на ней замечали странные явления, объяснить которые стало возможным только в последнее время. Вероятно, необычность таких феномеов и недоверие к визуальным наблюдениям прошлых лет привели к тому, что старинные сведения об извержениях вулканов Ио были просто забыты...

А тем не менее, уже в 1678 году создатель и директор Парижской обсерватории Дж. Д. Кассини удивлялся, что иногда не может видть тень этого спутника Юпитера на облачном покрове планеты. В первой половине XIX века Ф. Араго, тоже директор астрономической обсерватории Парижа, объяснял этот феномен преломлением солнечного света в атмосфере Ио изменчивого состава.

Более часто замечали искажения формы тени Ио и даже ее раздвоение на глазах наблюдателей. Например, Х. О. Хоффман видел такой феномен 14 ноября 1891 года и оставил его описание на страницах "Sideral Messenger": "...круглая тень стала продолговатой, в этом виде она оставалась по крайней мере тридцать минут, затем тень, казалось, раскрылась и предстала двойной, обе тени были круглыми и черными, одна гораздо меньше, чем другая". Подобное явление поразило и Х. Халберта 29 сентября того же года: "Он [спутник - А.А.] выглядел белым диском на фоне южного экваториального пояса Юпитера, за ним следовала обычная тень, а на той же дистанции от нее находилась вторая тень, меньше настоящей и окруженная слабой каймой". Более того, раделение тени Ио удалось сфотографировать Ф. Гласеру 26 сентября 1963 года. Первый его снимок показывает нормальную круглую темную тень Ио на диске Юпитера. На втором снимке, сделанном через 16 минут, различимы уже две тени! Рядом четко видны пояса облаков и известное ученым Красное Пятно Юпитера, при этом никаких признаков дефекта снимка нет. Но на третьем снимке, снятом через три минуты после второго, тень Ио снова имеет нормальный вид... Наконец, 22 март 1966 года К. Деллано видел, как в моменты наилучшей видимости "тень Ио выглядела двойной". Подобные сообщения о тенях других, даже более крупных спутников Юпитера (Европы, Ганимеда и Каллисто) НЕ ИЗВЕСТНЫ. Следовательно, речь идет не об иллюзиях, а о реальном феномене.

Но лишь через 301 год после наблюдения Кассини американская станция "Вояджер-1" передала на Землю изображения извергающихся вулканов Ио, формирущих временную, весьма переменчивую газовую оболочку спутника. Эта временная и несимметричная атмосфера способна играть роль линзы для солнечных лучей и искажать вид тени Ио. Поскольку масса спутника лишь на 20 процентов больше лунной, выбросы вулканов быстро рассеиваются, и тень обретает нормальный вид. К сожалению, эта возможность была пропущена исследователями, а ценные наблюдения попали в разряд курьезов и были забыты...

Впрочем, существуют и другие забытые свидетельства геологических переворотов на спутнике. Так, старинные определения цвета Ио противоречат современным данным. Высокоскоростные измерения показывают, что спутник, в отличие от своих соседей, теперь является самым красным и близок по цвету к "красной планете" Марс. Но заглянем в отдел редкой книги ЦНБ ХГУ, в пыльные тома "Philosophical Transactions" Королевского общества Лондона. В томе за 1797 год содержится подробнейший отчет одного из ведущих астрономов XVIII века В. Гершеля о его наблюдениях спутников Юпитера. Гершель оценивал цвет Ио 19 июля и 9 августа 1794 года, а также 24 сентября и 15 октября 1796 года. Однако всегда находил его БЕЛЫМ, хотя отмечал красноватый оттенок спутника Каллисто. "1-й спутник Юпитера белый, иногда более определенно, чем другие спутники", сделал вывод Гершель. К этому же заключению пришли также известные астрономы первой половины XIX века В. Бэр и И. Медлер. Но из их наблюдений следовало, что Ио даже голубоватый!

Первые изображения Ио, переданные межпланетными станциями "Вояджер-1,2" в 1979 году, показали красный лик спутника, покрытый обширными темными и голубоватыми пятнами. Геологи объясняют такой вид спутника одной причиной сера. Она многолика и при разных температурах имеет различную структуру и цвет. Нагретая до 600оС, сера выглядит как дегтеобразная черная жидкость, при температуре 125оС она твердая и имеет цвет апельсина, при более низких температурах она желтая, а на морозе (при -200оС) она ослепительно белая. Космические аппараты сфотографировали почти две сотни вулканов в виде темных пятен, от которых растекаются языки потоков серы различных оттенков - черные, красные, желтые... Поперечники вулканических кратеров чудовищны - от 70 до 182 км. Над некоторыми из них видны султаны выбросов, вздымающиеся на 60-300 км. Одновременно "работает" отколо десятка вулканов, выбрасывающих огромное количество газа - в основном двуокись серы. Двуокись серы оседает на поверхности спутника в виде голубоватого инея, образующего изменчивые пятна. Эти-то пятна и могли бы объяснить белый или голубоватый цвет Ио в прошлом.

Действительно, поверхность Ио меняется буквально на глазах. "Вояджеры" зарегистрировали изменения больших пятен поверхности за время порядка нескольких часов. Через 18 лет после "Вояджеров-1,2" съемка Ио была повторена американской станцией "Галилей". Многочисленные различия старых и новых изображений просто бросаются в глаза. Появились новые потоки серы и новые кольца голубоватого инея вокруг некоторых вулканов. Очевидно, за пару веков, прошедших со времен В. Гершеля, изменения должны были бы быть еще более разительными.

Изменения на Ио замечали даже с Земли. Например, космический телескоп Хаббла в июле 1995 года получил изображение нового гигантского светлого пятна, отсутствовавшего на диске Ио еще в марте 1994 года. Размеры и положение пятна таковы, что его можно было бы заметить и в наземные телескопы. А 2 марта 1995 года телескоп НАСА на Гавайях непосредственно наблюдал мощное извержение вулкана на Ио в виде временной яркой точки на инфракрасном изображении спутника. Не исключено, что крупнейшие извержения на Ио можно заметить с Земли в видимом свете. По крайней мере, эта возможность может объяснить сообщения о загадочных вспышках, замеченных на этом спутнике. Подобный случай произошел 26 июля 1983 года, когда было отмечено увеличение яркости Ио в полтора раза на пару минут. Но более эффектный феномен увидели именно наши земляки 9 июля 1925 года. Статью об этом я случайно обнаружил в давно забытом журнале "Мироведение" за 1926 год во время очередного похода в книгохранилище Харьковской астрономической обсерватории. Вот выписки из подробного отчета участника событий Н.П. Санютина.

"Это явление ... наблюдалось в Одессе на 1-й Народной обсерватории мною и заведующим обсерваторией Я.Д. Бруном при исключительно благоприятном состоянии атмосферы ... при хороших качествах 6-дюймового телескопа фирмы Bardou.

...Было замечено, что первый спутник планеты около момента первого контакта (наблюдалось вступление Ио на диск Юпитера - А.А.) стал приобретать все большую яркость, которая достигла наибольшей величины во время второго контакта. Кроме того, маленький диск спутника в это же время казался ярко-голубым, будучи светлее центральных частей экваториальной зоны Юпитера примерно в два раза. По мере удаления спутника от края диска планеты его яркость стала убывать, и примерно на расстоянии всех своих диаметров от края диска Юпитера спутник, потеряв также свой голубой оттенок, стал неотличим для глаза на общем фоне экваториальной зоны... Далее, близ центра диска спутник был совершенно невидим, следовательно, имел ту же яркость и цвет, что и центральная часть экваториальной зоны. При схождении спутника с диска планеты все изменения повторились в обратном порядке, причем снова наибольшая яркость и наиболее резко выраженный голубой оттенок были в момент третьего контакта... Изменение яркости - и тем более цвет спутника - не может быть объяснено исключительно явлением контраста".

Особенно интересно, что при схождении спутника с диска планеты в 23 ч. 32 мин. наблюдатели отметили: "Мелькает яркая точка в центре (диска Ио. - А.А.)". В 23 ч. 37 мин. записано: "Очень ярок - голубой фосфорический блеск". Но уже в 23 ч. 45 мин.: "Принял обычный вид". На следующий день те же наблюдатели в тот же телескоп проследили выход Ио из-за диска Юпитера. Однако "...Самые тщательные сравнения не могли обнаружить никакого различия в его яркости по сравнению с экваториальной зоной планеты. Также совершенно отсутствовала голубая ораска". Поэтому заманчиво предположить, что мелькание яркой точки в центре Ио, вспышка и голубая окраска спутника были вызваны необычайно мощным извержением на спутнике.

Но сенсационное сообщение было проигнорировано научным миром. "Ошибка или мистификация", - такова обычная реакция научного сообщества на сообщения об уникальных феноменах, которые нельзя повторить и проверить. Кстати, и открытие самого Ио Г. Галилеем 387 лет назад поначалу было поставлено под сомнение астроном Мартин Горький выпустил тогда целую книгу об оптическом обмане телескопа и жадности к золоту первооткрывателя. Время расставило все по местам, и теперь уже космическая станция "Галилей" исследует спутники Юпитера.

7 декабря 1995 года станция пролетела всего в тысяче километров от поверхности Ио. К сожалению, неисправность бортового магнитофона и нераскрывшаяся главная антенна станции не позволили получить беспрецедентные изображения спутника с разрешением порядка десяти метров. Но и с дальних дистанций удалось увидеть многое. Была сфотографирована гигантская струя, бьющая из ранее неизвестного вулкана и вздымающаяся голубым "грибом" на сотню километров над краем диска Ио. На снимках Ио, сделанных в инфракрасном свете в сентябре 1996 года, виден десяток ярких пятен - это вулканы, раскаленные до температуры около 700оС. На экваторе, у края диска, заметны слабые свечения по-видимому, полярные сияния в атмосфере Ио. Общая съемка поверхности спутника выявила сильные изменения вида многих деталей, происшедшие за 18 лет со времени работы "Вояджеров". Это прямое следствие высокой вулканической активности спутника, разогретого трением огромных приливных горбов под действием мощного притяжения Юпитера. Пролетая около Ио, "Галилей" впервые прозондировал его гравитационное поле. На основании этих данных американские ученые сделали вывод о существовании у Ио массивного, по-видимому, металлического ядра с радиусом около половины радиуса спутника.

Вся орбита Ио окружена "бубликом" светящихся газов, выброшенных вулканами спутника. Его свечение хорошо видно даже с Земли. И в нем, торе из плазмы, идут пока ще плохо понятые процессы, вызывающие мощное радиоизлучение Юпитера на длинах волн более десяти метров. Это излучение уже много лет наблюдают харьковские радиоастрономы на крупнейшем в мире низкочастотном радиотелескопе УТР-2, расположенном у железнодорожной станции Граково. Результаты наблюдений однозначно свидетельствуют о теснейшей связи радиоизлучения Юпитера и... Ио. Через атмосферу Ио текут электрические токи в миллионы ампер и замыкаются в полярных областях Юпитера, где порождют полярные сияния и мощное радиоизлучение, направленное в виде воронки. Эта "воронка" привязана к Ио силовыми линиями магнитного поля, а потом вращается в такт с движением спутника по орбите. Большинство специалистов полагает, что эта система работает как огромный радиолазер, называемый мазером. И когда этот "маяк" поворачивается к Земле, харьковские радиоастрономы записывают мощную радиобурю - своеобразный привет от спутника Юпитера и его вулканов.

Возможно, огнедышащая Ио с потоками серы и непрекращающимися извержениями покажется адом. Но для вулканологов и геологов это, без сомнения, рай, сулящий новые знания о планетах. Ведь в Солнечной системе Ио - единственное место, где геологические процессы не растянуты на миллионы лет, а идут прямо на наших глазах.