Будущее человечества. Колонизация Марса, путешествия к звездам и обретение бессмертия

Однако Европа не единственная луна газового гиганта, на которой мы ищем органические соединения и микробную жизнь. Выбросы водяных гейзеров замечены также на спутнике Сатурна Энцелад; на этом основании можно предположить, что там подо льдом также имеется океан.

Кольца Сатурна

Сейчас астрономы понимают, что наиболее важную роль в эволюции спутников планет-гигантов играют приливные силы. Поэтому важно разобраться, насколько велики эти силы и как они действуют. Возможно, они также дадут нам ответ на одну из загадок, связанных с газовыми гигантами, — на вопрос о происхождении великолепных колец Сатурна. Ученые считают, что в будущем, когда астронавты начнут посещать планеты других звездных систем, выяснится, что многие газовые гиганты имеют вокруг себя кольца, как в нашей Солнечной системе. Это, в свою очередь, поможет определить, насколько велики приливные силы и способны ли они разрывать на части целые луны.

Великолепие колец Сатурна, состоящих из частиц камня и льда, волновало воображение многих поколений художников и мечтателей. В научной фантастике сделать на космическом корабле виток вокруг колец едва ли не обязательный ритуал для каждого астронавта-стажера. Наши космические зонды обнаружили, что кольца есть у всех газовых гигантов Солнечной системы, хотя не такие большие и красивые, как те, что обращаются вокруг Сатурна.

Для объяснения возникновения колец предлагалось множество гипотез, но самая, наверное, убедительная из них связывает существование колец с приливными силами. Гравитационного притяжения Сатурна, как и притяжения Юпитера, достаточно, чтобы сделать любую луну слегка вытянутой, или овальной, как мяч для регби. Чем ближе луна подходит к Сатурну, тем сильнее она вытягивается. В конце концов, приливные силы, растягивающие луну, уравновешивают силу самотяготения, удерживающую ее от распада. Наступает переломный момент. Если луна подходит еще чуть ближе, тяготение Сатурна буквально разрывает ее на части.

Пользуясь законами Ньютона, астрономы могут рассчитать критическое расстояние, которое называют пределом Роша[25]. Исследуя кольца Сатурна и других газовых гигантов, мы обнаруживаем, что они почти всегда располагаются внутри предела Роша для соответствующей планеты. В то же время все луны газовых гигантов, которые мы наблюдаем, напротив, располагаются за пределом Роша. Эти данные свидетельствуют в пользу — хотя и не доказывают со всей определенностью — теории, согласно которой кольца Сатурна сформировались, когда какая-то луна неосторожно приблизилась к планете и была разорвана приливными силами.

В будущем, когда мы доберемся до планет, обращающихся вокруг других звезд, мы, вероятно, обнаружим кольца вокруг газовых гигантов внутри предела Роша. Изучив действие приливных сил, потенциально способных разрывать на части целые луны, можно начинать рассчитывать величину приливных сил, действующих на таких лунах, как Европа.

Дом на Титане?

Титан — один из спутников Сатурна — также является кандидатом на освоение человечеством, хотя численность населения Титана, вероятно, будет заметно уступать численности населения Марса. Титан — второй по величине спутник Солнечной системы, уступающий только юпитерианскому Ганимеду, и это единственный спутник, который обладает плотной атмосферой. В отличие от разреженных атмосфер других лун, атмосфера там настолько плотная, что на ранних фотографиях Титан выглядел весьма непрезентабельно: он походил на мохнатый теннисный мячик без каких-либо деталей на поверхности.

Автоматическая орбитальная станция «Кассини» (Cassini), работавшая на орбите Сатурна и в конце концов рухнувшая на эту планету в 2017 г., раскрыла истинную природу Титана. При помощи радара «Кассини» проникла под облачный покров спутника и составила карту его поверхности. Кроме того, она посадила в 2005 г. на Титан зонд «Гюйгенс» (Guygens), который передал первые подробные фотографии ландшафта далекого спутника. На них видны признаки сложной сети морей, озер, покровного льда и выходов грунта.

Опираясь на данные, переданные станцией «Кассини — Гюйгенс», ученые составили картину, скрытую плотным покровом облаков над Титаном. Атмосфера этого спутника, как и атмосфера Земли, состоит в основном из азота. Удивительно, но его поверхность покрыта озерами из этана и метана. Поскольку метан вспыхивает от малейшей искры, можно было бы предположить, что эта луна может легко вспыхнуть. Но, поскольку в атмосфере нет кислорода и к тому же там очень холодно (–180 °C), взрыв невозможен. Эти данные намекают на соблазнительную возможность: астронавты будущего могли бы собрать на Титане немного льда, получить из него кислород и водород, а затем соединить кислород с метаном и получить почти неистощимый источник энергии — предположительно, ее хватит для освещения и обогрева первых человеческих поселений.