Юпитер — крупнейшая планета Солнечной системы. И ученым очень важно знать, что скрывается в его недрах. Для этого будет запущен космический аппарат «Юнона», который прощупает атмосферу планеты, исследует ее магнитное и гравитационное поля, а также проверит наличие твердого ядра.
В римской мифологии громовержец Юпитер окутывал себя непроницаемой облачной завесой, чтобы укрыться от нежелательных свидетелей своих зачастую неблаговидных делишек. Лишь Юнона, его законная супруга, могла прозревать сквозь громаду зачарованных облаков, чтобы быть в курсе тайн верховного божества Олимпа.
Новый космический корабль NASA «Юнона» тоже будет всматриваться в недра Юпитера сквозь облака, чтобы зафиксировать процессы, проходящие как на поверхности, так и внутри планеты….Юпитер — крупнейшая планета Солнечной системы. И ученым очень важно знать, что скрывается в его недрах. Для этого будет запущен космический аппарат «Юнона», который прощупает атмосферу планеты, исследует ее магнитное и гравитационное поля, а также проверит наличие твердого ядра.
В римской мифологии громовержец Юпитер окутывал себя непроницаемой облачной завесой, чтобы укрыться от нежелательных свидетелей своих зачастую неблаговидных делишек. Лишь Юнона, его законная супруга, могла прозревать сквозь громаду зачарованных облаков, чтобы быть в курсе тайн верховного божества Олимпа.
Новый космический корабль NASA «Юнона» тоже будет всматриваться в недра Юпитера сквозь облака, чтобы зафиксировать процессы, проходящие как на поверхности, так и внутри планеты.
Проникнуть вглубь его атмосферы весьма непросто из-за экстремально высокого давления и температуры, но, перемещаясь по орбите вокруг Юпитера, «Юнона» сможет измерить магнитное и гравитационное поля, структура которых зависит от обстановки в глубинах планеты.
Казалось бы, изучение недр планеты, которая никогда не приблизится к Земле более чем на 600 млн км, лишено для нас какой бы то ни было практической пользы. Однако с момента формирования Солнечной системы Юпитер играл огромную роль в зарождении и развитии жизни на Земле. От этого гигантского газового шара зависела частота «визитов» комет и астероидов на Землю. Благодаря сильному гравитационному полю Юпитер защищает внутреннюю часть Солнечной системы от кометных атак, меняет траекторию движения астероидов. Хотя большинство из них находятся в поясе между Марсом и Юпитером, под влиянием последнего их орбиты теряют устойчивость.
«Юнона» оснащена множеством различных устройств и приборов с уникальными функциями. На борту имеется даже «туристическая камера», но этот «широкий жест» NASA — скорее дань уважения интересам общественности, чем научная необходимость.
«Юноне» предстоит выяснить, какая из двух принципиально различающихся теорий образования Юпитера является верной. Согласно одной из них считается, что сначала образовалось твердое ядро из горных пород и металлов, которое в результате гравитации привлекло огромное количество газов, в основном водорода и гелия. Другая теория утверждает, что Юпитер возник из-за сжатия газового облака и, соответственно, является газовой планетой.
Обе теории предполагают небольшие, но измеримые различия в гравитационном поле и в орбите, поэтому любые изменения гравитационного поля будут фиксироваться скрупулезно и постоянно.
Водородный океан создает магнитное поле
Магнитное поле Юпитера возникает в океане жидкого водорода, находящегося глубоко под облачным покровом. В связи с этим «Юнона» попытается раскрыть особенности структуры и размеры этого магнитного поля. В частности, астрономы хотят узнать, насколько глубоко под поверхностью возникает это магнитное поле, что выходит за рамки чисто теоретического интереса, поскольку это также поможет нам лучше понять природу магнитного поля Земли. При всех имеющихся различиях Землю с Юпитером объединяет то, что их магнитные поля создаются токами в проводящих электричество веществах. На Земле «динамо-машина» находится внутри жидкого железного ядра, для Юпитера таким генератором является водородный океан. Сравнение этих механизмов существенно расширит наши познания в области фундаментальной физики. Возможно, нам удастся узнать причину постепенного ослабевания магнитного поля Земли, которое имеет место в настоящее время.
Благодаря сильнейшему магнитному полю и связанным с ним радиационных поясам Юпитер генерирует мощнейшее полярное сияние в Солнечной системе. Орбита «Юноны» будет проходить над обоими полюсами планеты, что позволит замерить поступление частиц из радиационных поясов в атмосферу Юпитера.
На Земле полярные сияния образуются аналогично — путем захвата заряженных частиц в верхних слоях атмосферы вблизи полюсов. Сравнение данных с обеих планет сможет пролить свет на природу полярных сияний.
В задачи «Юноны» входит и изучение атмосферы планеты, особенно ее глубинных слоев, невидимых с Земли. Зонд оснащен микроволновым радиометром, способным уловить излучение с глубины, где давление составляет не менее 100 атмосфер. Замеры должны выявить количество кислорода и водорода и, следовательно, водяного пара. Это поможет определить, какая из теорий образования Юпитера является верной.
Предшественник «Юноны»
Однажды человечеству удалось заглянуть под верхние слои облаков. В 1995 году космический аппарат «Галилео» направил небольшой зонд сквозь атмосферу Юпитера. Ему удалось спуститься на 150 км, достигнув области с давлением 22 атмосферы и температурой 153 °С. «Галилео» расплавился в верхних слоях атмосферы, но успел отослать данные, позволившие предположить, что Юпитер мог образоваться в совершенно другом месте Солнечной системы. Зонд обнаружил большое количество инертных газов (криптона, аргона и ксенона), которые Юпитер мог удержать только при сверхнизких температурах (около -240 °С), характерных для пояса Койпе-ра, то есть не исключено, что Юпитер с момента своего образования мог углубиться внутрь Солнечной системы.
Известны примеры других солнечных систем, где планеты размером с Юпитер отклонялись на несколько миллионов километров от своей звезды. Сам факт существования Земли тесно связан с прекращением смещения Юпитера к Солнцу в тот момент, когда расстояние между ними составило 778 млн км.
Толстые камеры защитят электронику «Юнона» стартует с мыса Канаверал в августе 2011 года с помощью ракеты-
носителя «Атлас-5». Пять лет понадобится ей, чтобы в июле 2016 года достичь намеченной цели. Зонд направят по вытянутой полярной орбите с периодом обращения 11 суток и с максимально близким расстоянием к Юпитеру — менее 5 тыс. км. Измерения потребуют максимального приближения к планете. Чтобы радиационные пояса планеты не разрушили чувствительную электронику, компьютер «Юноны» поместили в титановую камеру, толщина стен которой 1 см.
«Юнона» приблизится к Юпитеру в районе северного полюса таким образом, что зонд сможет подойти к планете через «скважину» в радиационных поясах. Затем «Юнона» устремится к южному полюсу, где зонд продолжит облет планеты по своей вытянутой орбите, которая выходит далеко за пределы радиационных поясов. В свою очередь приборы могут использоваться только в течение четырех часов за 11 суток, которым равен период обращения. Срок работы «Юноны» на Юпитере составляет приблизительно год. За это время она должна совершить 32 оборота, поэтому график работ составлен предельно жестко.
Эта жесткость потребует немало энергии, которую «Юнона» позаимствует у Солнца. Современные солнечные элементы обеспечат ее энергией даже при таком слабом солнечном свете, который наблюдается вблизи Юпитера. Общая площадь солнечных батарей — 60 м2, вырабатываемая мощность — 400 Вт.
Спутники Юпитера не защитили Галилея от церкви
400 лет назад Галилей открыл четыре наиболее крупных спутника Юпитера. Это произошло в январе 1610 года, вскоре после изобретения телескопа. Наведя телескоп на Юпитер, Галилей заметил вблизи планеты четыре маленькие звезды. Он пришел к выводу, что они двигались вокруг Юпитера аналогично тому, как в коперниканском представлении мира планеты вращались вокруг Солнца, что прямо противоречило представлениям церкви о Земле как центре Вселенной.
Галилео Галилей доказал скептикам от церкви, что вокруг Юпитера вращаются четыре спутника
Открытие взбудоражило всю Европу, ведь в качестве аргумента против Коперника использовался довод о том, что если бы Земля двигалась вокруг Солнца, ей не удалось бы удерживать возле себя Луну. На это Галилей заметил, что Юпитер движется вокруг центрального тела — либо Земли, либо Солнца — и при этом имеет четыре спутника. Если бы четверка больших лун Юпитера была видна невооруженным глазом, доказательства в пользу гелиоцентрического взгляда были бы налицо, а Галилей избежал бы судебного процесса, где его приговорили к домашнему аресту за еретические высказывания о том, что Земля не является центром Вселенной.
Иллюстрированная наука, 01/2011
