Начнем с Луны. Изучая распределение пыли возле других звезд, некоторые астрономы пришли к выводу, что наличие крупного спутника у землеподобной планеты – большая редкость во Вселенной. Так это или нет, установить пока трудно, поэтому мы просто будем опираться на факт: у нас есть Луна. Выше о ней уже было сказано несколько слов, в том числе о ее движении, объяснение которого оказалось труднейшей задачей небесной механики. На движение Луны оказывают влияние Земля и земные приливы, Солнце и солнечные приливы, планеты и даже эффекты общей теории относительности.

Как и Луна, Фобос всегда повернут к Марсу одной стороной. Его поверхность изрыта кратерами, сглаженными слоем реголита. Наиболее интересные образования на Фобосе – глубокие борозды (рис. 45), появившиеся как следствие образования огромного (10 км в поперечнике) кратера Стикни, расположенного на той стороне Фобоса, которая в нашу эпоху всегда обращена к Марсу. По-видимому, энергии удара небольшого астероида, выбившего этот кратер, совсем немного не хватило для того, чтобы Фобос раскололся на несколько меньших тел.

Рис. 45. Фобос. Кратер Стикни и борозды

Но довольно о Фобосе и Деймосе – речь об астероидах пойдет ниже. Перейдем теперь к спутникам «царя планет» – великолепного Юпитера.

Крупных спутников у него четыре: Ио, Европа, Ганимед, Каллисто. Они были открыты еще Галилеем, а имена им дал немецкий астроном Симон Мариус, безуспешно оспаривавший у Галилея приоритет их открытия. Наблюдать их может каждый, кто наведет на Юпитер хотя бы бинокль. В телескоп галилеевы спутники видны как горошины. Из-за того что они обращаются вокруг Юпитера почти точно в экваториальной плоскости, а экватор Юпитера наклонен к эклиптике всего-то на 3°, периодически наблюдается явление прохождения галилеевых спутников по диску гигантской планеты. Разумеется, чаще всего это происходит с ближайшим из них – Ио. При большом увеличении прекрасно видно, как ползет по диску планеты горошина спутника, отбрасывая аккуратную круглую тень на облачные вихри Юпитера. Это зрелище стоит того, чтобы хоть раз его увидеть!

Три из четырех галилеевых спутников поистине замечательны. На Ио – бурный вулканизм, Ганимед – самый большой спутник планеты в Солнечной системе, а подо льдом Европы, вероятно, скрывается океан – не колыбель ли внеземной жизни? Лишь Каллисто, самый дальний от Юпитера галилеев спутник, выглядит какой-то Золушкой, хотя и это небесное тело по-своему интересно.

Ближе Ио к Юпитеру лежат лишь орбиты «внутренних» спутников: Метиды, Адрастеи, Амальтеи, Тебы. Это, как указывалось выше, сравнительно небольшие несферические тела, и они, очевидно, не испытывают вследствие своей малости таких мощных приливных воздействий со стороны Юпитера, как Ио (рис. 46 на цветной вклейке). Этот планетоид – уникум. Имея всего 3640 км в диаметре, то есть будучи лишь чуть больше (и чуточку массивнее) Луны, Ио «держит» свои недра в расплавленном состоянии. Впрочем, правильнее будет сказать, что за жидкофазное состояние недр Ио отвечает Юпитер: без его мощных приливных воздействий не наблюдалось бы ничего подобного. Ведь Ио находится близко к планете-гиганту, делая один оборот примерно за 42 ч. В итоге мощность выделяемого недрами Ио тепла составляет 2 Вт с каждого квадратного метра, что в 30 раз выше, чем на Земле. Неплохо для столь небольшого тела! Само собой, это тепло не может выделяться равномерно: все-таки поверхность любого космического тела мало похожа на чугунную сковородку. И действительно, поверхность Ио испещрена горячими точками и действующими вулканами, через которые избыток тепла и канализируется в космическое пространство. Только один пример: в 1979 году приборы «Вояджера-1» зафиксировали одновременное извержение как минимум шести вулканов на Ио.

Вулканы Ио своеобразны: они выбрасывают огромное количество серы (поэтому цвет Ио – желто-оранжевый). Сера – довольно распространенный элемент в Солнечной системе, сернистые соединения – типичные включения в метеоритах, да и у нас на Земле широко распространены сульфиды и сульфаты. Минералы пирит FeS₂, галенит (свинцовый блеск) PbS, халькопирит CuFeS₂, англезит PbS0₄ и ряд других не только весьма известны, но и имеют промышленное значение. Наконец, вулканы Земли выбрасывают немало сероводорода H₂S, который реагирует в атмосфере с кислородом, образуя водяной пар и серу, откладывающуюся на стенках вулканических кратеров. Существуют и не связанные с вулканами месторождения серы. Короче говоря, сера – не диво дивное, а элемент, которого много. Но чтобы вулканы фонтанировали жидкой серой – такое можно увидеть только на Ио. Естественно, сера, легко загорающаяся в кислородной среде, не горит на Ио, поскольку количество кислорода в атмосфере этого спутника ничтожно мало. Поэтому выброшенная из вулканов сера накапливается на поверхности, причем некоторые районы меняют свой облик буквально на глазах наблюдателей.

Но атмосфера у Ио есть! При непрекращающемся вулканизме она просто неизбежна. Есть у Ио и собственное магнитное поле – следствие жидких недр, – и оно создает «пузырь» внутри мощной магнитосферы Юпитера. Интенсивность магнитного поля Юпитера в «пузыре» падает на 30 %. Верхняя часть атмосферы Ио является ионосферой. На фотографиях Ио, сделанных в 1998 году АМС «Галилео» в тени Юпитера, отчетливо видны полярные сияния, вызванные возбуждением атомов ионосферы высокоэнергичными космическими частицами, разогнанными мощным магнитным полем Юпитера.

Ионосфера Ио разделяет попавшие в нее положительные и отрицательные заряженные частицы, отбрасывая их в противоположные стороны. Электрический потенциал между ними не назовешь слабым: 400 кВ!

В конце 1995 года «Галилео», еще не выведенный на около-юпитерианскую орбиту, пролетел всего в 900 км от Ио и под влиянием гравитации этого спутника несколько изменил траекторию. По степени этого изменения можно судить о распределении масс внутри притягивающего объекта. Вычисления показали, что внутри Ио находится ядро из чистого и сернистого железа, причем радиус ядра составляет почти 900 км, а масса – от 20 до 27 % массы всего спутника. (Массовая доля железного ядра Луны значительно меньше.) Ядро окружено частично расплавленной, но и частично твердой каменистой породой, образующей сразу и мантию, и кору. Весьма оригинально: крупный спутник не имеет отдельной коры, словно какой-нибудь мелкий астероид! Слишком уж активны недра Ио, чтобы на поверхности могла сформироваться постоянная кора, – судя по всему, не успев толком сформироваться, она сразу вовлекается в очень активное конвективное движение и прекращает свое существование, погрузившись в глубины Ио.

Не правда ли, очень хорошо, что наша Земля бредет по орбите лишь в компании Луны, а не является близким спутником гигантской планеты?

Европа несколько меньше Ио (3138 км) и расположена дальше от Юпитера. Соответственно, приливные воздействия на нее не столь сильны, недра выделяют меньше тепла, а до Солнца далеко, и в результате вся поверхность этого спутника покрыта льдом (рис. 47 на цветной вклейке). Толщина льда, по разным оценкам, составляет от 3 до более чем 20 км. Светлая окраска Европы давно наводила ученых на мысль о ледяной коре, но лишь снимки, сделанные космическими аппаратами, полностью убедили скептиков: да, это лед, причем водяной лед. Но переданные «Галилео» детальные снимки все же озадачили: ледяная поверхность Европы оказалась испещрена великим множеством глубоких и протяженных замерзших трещин (рис. 48 на цветной вклейке), а многие участки выглядят как торосистый лед. Как могли образоваться такие формации? Приливные воздействия со стороны Юпитера на твердую поверхность спутника не могут быть столь велики, чтобы наблюдаемые трещины и торошение удалось объяснить только ими. По всей видимости, подо льдом Европы находится достаточно толстый слой жидкой воды – настоящий океан. Лишь приливные силы и (в гораздо меньшей степени) внутреннее тепло Европы, вызванное радиоактивным распадом некоторых элементов, не дают ему промерзнуть до дна. На примере нашей Земли мы прекрасно знаем, что приливы в гидросфере гораздо выше приливов в литосфере, и то же самое происходит на Европе. Приливы то и дело ломают и крошат слой льда, но вода, проникшая в трещины, очень быстро замерзает. Пожалуй, только так и можно объяснить все странности поверхности Европы.

Жидкий океан Европы, наличие которого сейчас по сути никем уже не оспаривается, сразу же взбудоражил энтузиастов, надеющихся найти внеземную жизнь если не на Марсе, то хоть где-нибудь. Спектральный анализ солнечного света, отраженного Европой, показал, что во льду Европы содержится немало органических веществ и солей, что также подогрело надежды. Было, однако, сразу ясно, что в условиях подледного океана Европы может существовать только простейшая жизнь, какие-нибудь анаэробные одноклеточные-прокариоты вроде бактерий-хемо-синтетиков. Сильно неравновесные условия среды, необходимые для развития жизни, там вроде бы есть: тепло поступает из глубин планеты, подводные вулканы (а они существуют почти наверняка) поставляют в океан целый комплекс разнообразных веществ. Правда, инсоляции под толстенным слоем льда нет никакой, а значит, нет и фотосинтетиков, но, может быть, гипотетические экосистемы Европы как-нибудь могут без них обойтись? Конечно, все это не более чем поверхностные теоретические измышления. Мы не знаем, существует ли в океане Европы жизнь, и похоже на то, что мы не узнаем этого по меньшей мере в течение нескольких ближайших десятилетий, поскольку отправить на поверхность Европы спускаемый аппарат – уже само по себе непростая задача, а уж пробиться сквозь слой льда к океану – задача куда более трудная, и неясно даже, как ее решить. Но здесь возникает любопытный философский вопрос: всякая ли жизнь, однажды возникнув, непременно станет со временем высокоорганизованной?

Возможный ответ: да, когда-нибудь станет; вопрос лишь в том, сколько времени понадобится гипотетическим бактериям Европы, существующим в крайне скудных условиях, чтобы эволюционировать хотя бы в эукариотных простейших, не говоря уже о многоклеточных организмах. Похоже на то, что звезды типа Солнца столько не живут…

В пользу того, что слой льда на Европе во всяком случае толще 3 км, говорит изучение метеоритных кратеров. Мелкие кратеры Европы похожи на кратеры Ганимеда и Каллисто – это характерные круглые впадины с центральной горкой. Однако начиная с диаметра 8 км в кратерах Европы и других космических тел начинает проявляться разительное несходство. Крупные (30 км и более) кратеры Европы и на кратеры-то не похожи – это концентрические кольцевые структуры из торосов, отчасти напоминающие годовые кольца на древесном пне (рис. 49 на цветной вклейке). Никакой впадины и центральной горки при этом нет. Ясно, что столкнувшиеся с Европой космические тела, образовавшие кратеры такого вида, пробили слой льда, и ясно, что эти тела были достаточно крупными. Отсюда вычисляется необходимая толщина льда: порядка 20 км, а может быть, и несколько больше.

Лишь по количеству ударных образований можно попытаться хотя бы приблизительно оценить возраст ледяной поверхности Европы. Тут прежде всего неясна вероятность столкновения, отсюда и весьма полярные оценки, сделанные разными учеными: от нескольких миллионов до миллиарда лет.

Несколько лучше известны глубинные слои. Анализ движения «Галилео» в гравитационном поле Европы позволил сделать вывод о том, что металлическое ядро этого спутника так же велико, как у Ио, его радиус может достигать половины радиуса

Европы. Что до водно-ледяной оболочки, то ее мощность оценивается в 80-170 км, причем наиболее вероятная величина – 100 км.

Европа имеет магнитное поле, напряженность которого относительно невелика, и весьма разреженную атмосферу с ионосферой. Атмосфера образуется вследствие выбивания изо льда молекул воды заряженными частицами, разогнанными магнитным полем Юпитера. Плотность ионосферы Европы во много раз меньше средней плотности юпитерианской ионосферы.

Третий галилеев спутник – Ганимед (рис. 50 на цветной вклейке) – крупнее Европы, Ио, Луны и т. д. Это вообще самый крупный спутник в Солнечной системе. По диаметру (5262 км) он больше Меркурия, но, имея среднюю плотность всего 1,93 г/см³, уступает ему по массе более чем вдвое. Между прочим, среди галилеевых спутников Юпитера наблюдается та же закономерность, что и среди планет: чем дальше от центрального «светила», тем ниже их средняя плотность. Это не так-то просто объяснить, если не предположить, что при формировании планет Солнечной системы внутри протопланетного диска вокруг Юпитера образовался свой локальный «протоспутниковый» диск с теми же основными свойствами, но в вопросе, как он взаимодействовал с большим протопланетным диском и почему не рассеялся, пока сохраняется много неясностей. Мы видим лишь конечный результат: четыре спутника с монотонно понижающейся плотностью (3,35; 3,04; 1,93 и 1,83 г/см³).

Так же, как и Европа, Ганимед покрыт слоем льда – куда менее чистого, смешанного с минералами, – под которым, возможно, находится соленый океан. Разница в том, что слой льда на Ганимеде толще, чем на Европе, а океан, если он вообще есть, представляет собой сравнительно тонкую жидкую прослойку между скальными породами и льдом. Ледяной покров Ганимед а гораздо темнее льдов Европы, что вызвано своеобразной вулканической деятельностью: время от времени на поверхность выбрасывается грязе-ледяная «лава». Ничего удивительного: если бы над любым из действующих вулканов Земли существовал слой льда мощностью в сотню километров, на поверхность выбрасывалась бы примерно та же смесь. Похоже на то, что примерно половина поверхности Ганимеда, некогда усеянная древними кратерами, впоследствии была покрыта этой грязной «лавой». Происхождение некоторых деталей поверхности вызывает споры, но в целом ясно, что разломы, сбросы и сдвиги имеют ту же причину, что на Земле, а некоторые детали объясняются вытеканием своеобразной ганимедской «лавы». Ко всему этому надо добавить метеоритные кратеры с центральными горками и без оных. Известны три длинные цепочки кратеров, образовавшиеся, видимо, вследствие падения обломков астероида или, скорее, кометы, разрушенной мощными приливными силами Юпитера, как это совсем недавно произошло с кометой Шумейкеров – Леви (об этом ниже).

Ганимед оказался первым спутником планеты, у которого было выявлено существование собственной магнитосферы. Причина магнитного поля кроется скорее всего в железном ядре, окруженном расплавленными породами, хотя выдвигались предположения о том, что причиной является движение слоя электропроводной воды под мощными льдами Ганимеда. Первая гипотеза кажется более предпочтительной: ведь приливные силы со стороны Юпитера действуют и на Ганимед (хотя, конечно, слабее, чем на Европу и тем более Ио), так что недра этого спутника или часть их вполне могут пребывать в расплавленном состоянии. О том же говорит и своеобразный вулканизм Ганимеда.

Любопытно, что весьма разреженная атмосфера Ганимеда, по-видимому, способна на то, что мы называем атмосферными явлениями. Во всяком случае, ряд областей Ганимеда покрыт инеем, правда, неясно каким – водяным или углекислотным? Но, так или иначе, иней выпадает на поверхность только из атмосферы.

Самый дальний из галилеевых спутников – Каллисто (рис. 51 на цветной вклейке) – выглядит скромнее всех. Это тело диаметром 4806 км – довольно холодный и сравнительно статичный мир. Приливное воздействие Юпитера ощущается и на нем, но еще слабее, чем на Ганнмеде. Соответственно, недра Каллисто разогреты гораздо слабее. Долгое время считалось, что Каллисто состоит из недифференцированной смеси горных пород и льдов, но после миссии «Галилео» выяснилось, что это не так. Собранные данные говорят о том, что процентов на 60 Каллисто состоит из довольно равномерно перемешанных каменистых пород, железа и сернистого железа, а остальные 40 % – плотно спрессованный лед. Частично эти «фракции» перемешаны. Судя по всему, геологическая история Каллисто была спокойной, без резких потрясений. В условиях холода геологическая эволюция не слишком массивного планетоида идет медленно, так что чисто железное ядро у Каллисто, похоже, так и не появилось. Считается, что ядро радиусом не более 25 % радиуса спутника состоит из смеси металлов с камнями, чисто ледяная кора имеет толщину максимум 350 км, а между ними лежит толстый слой камней со льдом. Нет особых оснований думать, что под слоем льда на Каллисто находится хотя бы тонкий слой воды.

Как следствие отсутствия металлического ядра, у Каллисто нет магнитосферы, во всяком случае, приборы «Галилео» ее не обнаружили. Вот что значит удаленность от «хозяина» – Юпитера: холодно, скучно, и даже своего магнитного поля нет! Зато поверхность сильнее изрыта кратерами. Вряд ли дело в том, что метеориты чаще падают на Каллисто, чем на другие галилеевы спутники, – скорее всего это не так. Просто поверхность Каллисто очень уж статична: ни торошения, как на Европе, ни грязевого вулканизма, как на Ганимеде. Соответственно, кратеры на Каллисто «живут» дольше.

О внешних спутниках Юпитера известно не так уж много. По всей видимости, это астероиды, некогда захваченные притяжением Юпитера. Они разбиваются на несколько групп по удаленности от планеты-гиганта. Леда, Гималия, Лиситея и Элара обращаются на расстоянии свыше и млн км от Юпитера; наклонение их орбит значительное; орбиты же Ананке, Карме, Пасифе, Синопе и других мелких спутников наклонены еще сильнее (так что движение у них обратное) и лежат еще дальше, на расстоянии свыше 20 млн км от Юпитера. (Между прочим, это половина расстояния от Земли до Венеры при их наибольшем сближении!) Наиболее крупное из этих тел – Гималия, его поперечник оценивается в 170 км, тогда как поперечник Ананке всего 20 км, а Леды – 10 км. Всего же к настоящему времени у Юпитера открыто около 60 спутников.

Примерно столько же спутников и у Сатурна. Эта меньшая, чем Юпитер, планета обзавелась столь же пышной свитой, хотя ее спутники большей частью меньше галилеевых спутников Юпитера. Но Титан! Единственный спутник, обладающий плотной атмосферой! С этого уникума и начнем.

По размерам Титан с его диаметром 5150 км является вторым по размерам (после Ганимеда) спутником планеты Солнечной системы. Он также крупнее Меркурия, но, имея плотность 1,9 г/см³, уступает по массе и Меркурию, и Ганимеду. Сила тяжести на Титане в 7 раз меньше земной, однако масса атмосферы Титана раз в 10 превышает массу атмосферы Земли. Атмосфера Титана в полтора раза плотнее земной и простирается намного выше над поверхностью.

Казалось бы, нонсенс. Как может тело сравнительно небольшой массы удержать такую атмосферу? Ответ довольно банален: атмосфера Титана очень холодна, а значит, кинетическая энергия молекул низка, их скорости просто недостаточны для того, чтобы покинуть планету. В прошлом выдвигались гипотезы, преисполненные надежды: а вдруг метан (парниковый газ все-таки!) обеспечивает атмосфере Титана настолько сильный парниковый эффект, что поверхность этого спутника нагрета почти до земных температурных кондиций? А если так, то на Титане, возможно, есть жизнь! Правда, сторонникам этой гипотезы приходилось идти на теоретические измышления, чтобы объяснить, как у тела с параметрами Титана вообще может существовать теплая и притом плотная атмосфера.

Зонд «Гюйгенс», отделившийся от АМС «Кассини» и совершивший посадку на Титан 14 января 2005 года, послал на Землю большой объем информации и принес разочарование оптимистам. Замеренная температура атмосферы Титана составила 70,5 К в верхних слоях и 93,8 К на поверхности. Титан оказался очень холодным миром. Минус 180 °C – явно не те условия, в которых может процветать белковая жизнь. По основному химсоставу атмосфера Титана – смесь метана с азотом, причем доля метана возрастает от тропосферы до поверхности. На высоте 20 км держится метановая облачность. Вблизи поверхности условия таковы, что допускают существование метана во всех трех фазах: твердой, жидкой и газообразной. На снимках поверхности Титана (рис. 52 на цветной вклейке), сделанных «Гюйгенсом», видна довольно унылая равнина, усыпанная камнями или ледяными блоками, несущими на себе следы эрозии, вероятно, вызванной потоками жидкости, так как скорость ветра у поверхности мала. Сама поверхность по большей части состоит из ледяной смеси воды и замерзших углеводородов. Водяной лед играет роль одной из горных пород. В месте посадки грунт напоминает рыхлый песок, что, вероятно, связано с вымыванием жидким метаном вещества, цементирующего песчинки.

Позднее было проведено радиолокационное картографирование 60 % поверхности Титана. Выяснилось, что метановые (может быть, метаново-этановые) озера занимают 14 % изученной площади. Найдены русла потоков, прорезающих горные хребты и впадающих в обширные «водоемы» (рис. 53). Снимки поверхности, сделанные «Гюйгенсом» со значительной высоты, в общем напоминают некоторые районы нашей Земли, но увы – Титан далеко не Земля.

О внутреннем строении Титана можно сказать немногое. Предполагается, что оно имеет сходство с Ганимедом, но приливные воздействия на Ганимед со стороны Юпитера сильнее приливных воздействий на Титан со стороны Сатурна. Как следствие, Титан несколько «спокойнее». Однако и на нем отмечен криовулканизм: найдены вулканические кратеры, из которых периодически изливается смесь водяного льда и раствора аммиака. Некоторые участки таких «лав» покрыты слоем простых органических соединений, возможно, твердого пропана.

Рис. 53. Русла рек на Титане

Согласно расчетам, Титан имеет твердое ядро диаметром 3400 км, состоящее из силикатных пород и окруженное минимум двумя слоями льда. Нижний слой – сильно сжатый водяной лед, а верхний слой состоит из водяного льда и гидрата метана. Между слоями возможна прослойка из жидкой воды.

Это на большой глубине. Однако существует гипотеза о наличии на Титане глобального подповерхностного океана. Пока это лишь гипотеза, но сравнение снимков, сделанных «Кассини» в 2005 и 2007 годах, показало, что детали ландшафта сместились на 30 км. Если весь рельеф планеты не «плавает» и если речь не идет об ошибке, то с чего бы взяться такому смещению?

Прочие известные спутники Сатурна не так крупны, их диаметры заключены в пределах от 220 (Феба) до 1528 км (Рея). Меньшие спутники не имеют шарообразной формы: например, довольно крупный спутник Янус (194 на 154 км) все же недостаточно велик, чтобы стать шаром под действием собственного тяготения. Но если посмотреть на Юпитер и Сатурн в небольшой (скажем, 150-миллиметровый) телескоп, то вблизи Юпитера мы увидим лишь четыре растянувшихся цепочкой спутника, а вблизи Сатурна – целых шесть: Энцелад, Тефию, Диону, Рею, Титан и Япет. В несколько более крупный телескоп внимательный наблюдатель заметит Мимас. Правда, скорее всего, эти спутники не будут вытянуты в одну линию, так как подобное событие случается лишь дважды за долгий сатурнианский год, а будут представлять собой неорганизованную кучку мелких звездочек вокруг окольцованной планеты, – но это уже пустяки. Наблюдая галилеевы спутники Юпитера, неискушенный человек тоже не сразу поймет, где какой спутник. Пожалуй, будет разумно указать последовательность крупных спутников Сатурна по мере увеличения их орбит: Мимас, Энцелад, Тефия, Диона, Рея, Титан, Гиперион, Япет, Феба. У всех них низкая плотность, что говорит о высоком содержании льда.

Каждое из этих тел замечательно по-своему.

Небольшой (398 км) Мимас (рис. 54) несет на себе огромный – почти в треть диаметра планеты – ударный кратер Гершель. Странно, что Мимас не раскололся после такого удара. Кратер назван в честь У. Гершеля, открывшего Мимас в 1789 году.

Рис. 54. Мимас

Энцелад (505 км) – самое яркое тело в Солнечной системе, его поверхность сверкает, как горный ледник, и точно так же иссечена трещинами и разломами (рис. 55).

Рис. 55. Энцелад

Интереснейшее явление на Энцеладе – криовулканизм. В отличие от Ганимеда и Титана, вулканическая активность Энце-лада постоянна, «лавы» не наблюдается, зато многократно отмечены выбросы ледяного крошева и газов из разломов. Эти ледяные гейзеры подчас бьют на значительную высоту. Ничего удивительного нет в том, что выбросы с Энцелада подпитывают кольцо Е и даже, как недавно выяснилось, кольцо А. «Кассини», все еще работающий в системе Сатурна и уже совершивший более полутора десятков пролетов вблизи Энцелада, 10 октября 2008 году пролетел всего в 25 км от его южной полярной области и осуществил анализ гейзерных выбросов. Они оказались состоящими из водяного пара (65 %), водорода (20 %), а остальное приходится на азот, угарный газ и углекислый газ.

Причина высокой активности столь небольшого тела понятна – приливные воздействия со стороны Сатурна держат недра Энцелада в нагретом состоянии. Однако конкретный механизм выбросов неизвестен, хотя для его объяснения и предложено несколько гипотез. Вероятнее всего, под ледяной поверхностью имеется резервуар жидкой воды, нагреваемой снизу. Излишек тепла сбрасывается вовне при извержениях, как это происходит и с земными гейзерами в совсем других физических условиях. Возможно, в криовулканизме значительную роль играет содержащийся в ледяной оболочке Энцелада аммиак, вступающий в соединение с водой в виде моногидрата или дигидрата и снижающий температуру таяния льда.

Любопытно, что наиболее крупные разломы Энцелада расположены не хаотично, а параллельно друг другу (рис. 56). На фоне этих крупнейших разломов многочисленные прочие трещины выглядят просто морщинами. Не менее любопытно и то, что основная криовулканическая активность сосредоточена в районе полюсов. А вращается вокруг оси Энцелад так, что периоды его вращения и обращения равны, то есть он всегда повернут к Сатурну одним боком, и то его полушарие, что постоянно обращено вперед по ходу орбитального движения, называют «лидирующим», а противоположное – «задним» или «хвостовым».

Жаль, что «Кассини» с его ограниченными возможностями изучения Энцелада остается по сути единственным инструментом нашего познания этого и других спутников. Новых миссий к Сатурну с посадками на спутники пока не планирует ни одно космическое агентство.

Тефия (1066 км) в целом похожа на Луну или Меркурий с той разницей, что имеет ледяную поверхность (рис. 57). Судя по низкой средней плотности (1,2 г/см³), Тефия должна состоять преимущественно изо льда с вкраплениями горных пород.

Рис. 56. «Тигровые полосы» – система параллельных разломов на Энцеладе

Рис. 57. Тефия с кратером Одиссей

По всей видимости, процентное содержание камней растет с увеличением глубины, но ни о каком металлическом ядре и, соответственно, собственном магнитном поле не может быть и речи. На фото видны многочисленные ударные кратеры и борозды.

Почти каждое тело в Солнечной системе имеет свою «изюминку», иногда не одну. На Тефии их две: большой ударный кратер Одиссей диаметром 450 км и огромная долина, называемая каньоном Итака. Протяженность долины достигает 2000 км, что составляет примерно три четверти окружности Тефии. Считается, что каньон Итака образовался при затвердении жидкой воды внутри Тефии, из-за чего ее поверхность растрескалась.

Тефия исследовалась аппаратами «Пионер– 11», «Вояджер-1», «Вояджер-2» и «Кассини». При помощи «Кассини», пролетевшего вблизи Тефии в сентябре 2005 года, удалось составить карты этого спутника с разрешением 290 м. Наблюдения не выявили какой бы то ни было плазмы в окрестностях Тефии, из чего был сделан вывод о том, что это тело геологически мертво.

Диона (1118 км) демонстрирует нам помимо кратеров светлые полосы на своей поверхности (рис. 58), являющиеся, как не столь давно выяснилось, ледяными хребтами и обрывами. Возможно, они образовались в результате того же процесса, что и каньон Итака на Тефии. Безусловно, Диона – такое же геологически мертвое тело, состоящее из льдов и силикатов и, разумеется, испещренное кратерами.

Рея (1528 км) – второй по величине и яркости спутник Сатурна (рис. 59).

В целом она напоминает Диону и Тефию, но древние ударные образования на ее ледяной поверхности имеют больший диаметр. Рея крупнее Тефии и несколько плотнее ее (1,3 г/см³), что и закономерно. Заметная деталь: светлые лучи выбросов пород вокруг сравнительно небольшого и, видимо, молодого кратера.

Рис. 58. Диона

Рис. 59. Рея

На ледяной поверхности спутников Сатурна действуют те же закономерности, что и на чисто каменной поверхности Луны: древние породы, независимо от их состава, подвергавшиеся действию солнечного ветра на протяжении миллиардов лет, приобрели гораздо более темный цвет, чем недавние (в астрономических масштабах времени) выбросы.

Конечно, тела с криовулканизмом того же типа, что на Энцеладе, постоянно «припудривают» себя свежим льдом из глубины, потому-то они так светлы.

В январе 2011 года «Кассини» прошел всего в 69 км от поверхности Реи. Было подтверждено существование глубоких древних разломов, но не было обнаружено ничего похожего на криовулканизм. Какую природу имеют разломы Реи, пока остается только гадать. В целом поверхность этого спутника давно уже не претерпевает заметных изменений, если не считать ударов метеоритов. Однако «Кассини» обнаружил крайне разреженную атмосферу, состоящую в основном из молекулярного кислорода с примесью углекислого газа. Но самое интригующее открытие было сделано раньше, во время пролета «Кассини» вблизи Реи в 2005 году.

У Реи обнаружилась система колец! Приборы «Кассини», регистрирующие поток высокоэнергичных электронов, разогнанных в магнитосфере Сатурна, обнаружил три «провала» до входа в «электронную тень» Реи, и эти же провалы повторились в «зеркальном» виде после выхода аппарата из тени. Одновременно другие приборы зафиксировали значительное количество пылевых частиц размером более микрона. Значит, все-таки кольца?

На фотоснимках их обнаружить не удалось, что дало аргументы скептикам. Однако они не предложили ничего, что могло бы объяснить повышенную концентрацию пыли и «провалы» в потоке электронов. Строго говоря, кольца Реи, во-первых, наверняка очень разрежены, а во-вторых, не могут существовать продолжительное время, так как орбита Реи проходит внутри радиационных поясов Сатурна. Электромагнитные силы просто «сдуют» кольца за сравнительно небольшое время. Вероятнее всего, кольца Реи образовались сравнительно недавно из вещества, выброшенного при ударе метеорита.

Далее следует Титан, о нем мы уже говорили, а за ним – странный Гиперион (рис. 60). Это довольно темное по сравнению с другими спутниками Сатурна тело при размерах 360 на 226 км все-таки не имеет шарообразной формы. Если оно состояло сплошь из каменных пород, то, вероятно, стало бы шаром, но так как оно, по-видимому, состоит преимущественно изо льда, то массы тела не хватило для этого процесса. Так ли это, или неправильная форма спутника имеет иную природу, пока неясно, как непонятны и причины сравнительно темного цвета Гипериона. На фото видно, что поверхность Гипериона крайне изрыта и несколько напоминает губку. Под действием приливных сил со стороны других спутников Сатурна положение оси вращения Гипериона постоянно меняется.

Рис. 6о. Гиперион

За Гиперионом следует Япет (1440 км) – крупное тело, тоже во многом сходное с Тефией, но с резко различной яркостью огромных, практически равных целому полушарию участков поверхности (рис. 61). Объяснить это явление криовулканизмом довольно трудно: Япет почти втрое дальше от Сатурна, чем Титан, так что, вероятно, одно из полушарий обязано своему высокому альбедо метеоритной бомбардировке. Еще одна уникальная особенность Япета – длиннейший горный хребет, опоясывающий экватор спутника. Высота хребта достигает 13 км. Его происхождение – пока еще загадка.

Рис. 61. Япет

И наконец, Феба – очень маленький шарик, удаленный от Сатурна почти на 13 млн км. Как и у дальних спутников Юпитера, у него огромное наклонение плоскости орбиты к плоскости экватора Сатурна, тогда как у других перечисленных выше спутников, за исключением Япета, – меньше двух градусов. Такой наклон плюс значительный эксцентриситет орбиты (0,1633) говорят скорее всего о том, что Феба не образовалась вблизи Сатурна, а была им захвачена.

Кроме перечисленных спутников вокруг Сатурна обращается еще несколько десятков меньших тел; часть их – на внешних орбитах, как Феба, а часть – на внутренних, где они «отвечают» именно за тот вид колец гигантской планеты, который мы и наблюдаем. Конечно, у Сатурна (как и у других газовых планет) открыты еще не все мелкие спутники.

Система Урана в целом похожа на систему Сатурна, но несколько скромнее. Лишь пять спутников Урана можно назвать крупными телами: это Миранда (472 км), Ариэль (ибо км), Умбриэль (1190 км), Титания (1578 км) и Оберон (1530 км). Среди меньших тел опять-таки имеются внутренние спутники, «регулирующие» положение колец, и внешние, начиная от удаленного на 7 млн км Калибана и кончая Сетебосом, чья большая полуось орбиты простирается аж на 18,2 млн км. Как обычно, орбиты внешних спутников имеют большие эксцентриситеты и наклоны к экватору планеты. Трудно предположить, что Уран и эти спутники образовались в результате одного процесса, скорее, имел место захват. Много мелких спутников Урана были открыты в 1986 году «Вояджером-2», и нет сомнений: открыты еще не все спутники этой планеты. На сегодня их известно 27. Все крупные спутники Урана состоят из смеси льда и горных пород, за исключением Миранды, состоящей, как полагают, преимущественно изо льда. Предполагается, что Титания и Оберон могут иметь внутренний океан из жидкой воды на границе ядра и мантии.

Среди спутников Нептуна выделяется крупный Тритон (2700 км), обращающийся практически по круговой орбите почему-то в обратную сторону (см. главу о больших планетах), а также Протей (420 км) и Нереида (340 км) с очень сильно эксцентричной орбитой (е = 0,7512). Любопытно, что Нереида была открыта в 1949 году наземными средствами наблюдения, а более крупный Протей – лишь в 1989 году «Вояджером-2». Правда, Нереида ярче тусклого Протея и гораздо дальше отходит на небе от диска планеты, который, будучи несравнимо более ярким, чем спутник, конечно же, мешает наблюдениям. Снимки поверхности Тритона (рис. 62), сделанные «Вояджером-2», выявили мало ударных кратеров, но много кратеров, связанных с геологической активностью. Похоже, это тело нельзя назвать геологически мертвым!

Рис. 62. Поверхность Тритона

На сегодня известно 13 спутников Нептуна, самые далекие из них обращаются вокруг планеты за 26 лет.

Поговорить о спутниках Урана и Нептуна более подробно было бы уместно, если бы на их орбитах годами работали бы аппараты вроде «Галилео» и «Кассини», но так как дело ограничилось лишь пролетом «Вояджера-2», наши знания о спутниках этих планет (да и о самих планетах) пока еще скудны.