Знание-сила, 2006 № 10 (952) - [42]

В конце XIX века великий Максвелл первым высказал гипотезу, что кольца состоят из множества мелких и крупных частиц и кусков льда, обращающихся вокруг Сатурна. Это было подтверждено последующими спектроскопическими измерениями, которые позволили определить, что внутренние части колец вращаются быстрее, чем наружные, чего не могло бы быть, если бы кольца были сплошными. И уже совсем наглядно подтвердили эти представления полеты первых космических зондов — "Пионеров" и "Вояджеров", которые сфотографировали кольца Сатурна, показав, что те состоят из частиц всевозможных размеров — от долей миллиметра до ледяных обломком в несколько метров в диаметре.

Космические полеты и введение в строй космического телескопа Хаббла и других новейших средств наблюдения резко расширили представления о планетарных кольцах. Выяснилось, что они есть не только у Сатурна, но и у Юпитера, Урана и Нептуна, короче, у всех планет — газовых гигантов. Только у Сатурна они самые широкие и четкие, тогда как у Юпитера, например, слабые и как бы пыльные, свидетельствуя этим, что они состоят из частиц еще меньшего размера — порядка микронов. У Урана и Нептуна зато кольца оказались темные и тонкие. Кстати, кольца Урана были обнаружены уже в 1976 году, то есть еще до космических зондов, прямо с Земли, с помощью наблюдений оккулыации. Так называется затмение какого-нибудь космического объекта — планеты или звезды, например, — диском другой планеты. Астрономы заметили, когда Уран "наползал" на звезду, та, прежде чем исчезнуть за его диском, несколько раз меняла яркость — становилась то ярче, то слабее. И то же самое происходило, когда она "выныривала" из- за диска Урана. Подсчитав, сколько таких миганий происходило, астрономы уверенно заявили, что Уран окружен девятью тончайшими кольцами, — это они периодически "затмевали" несчастную звезду.

Тот же телескоп Хаббла вкупе с космическими зондами позволил рассмотреть еще одну общую особенность всех окруженных кольцами планет: в тесном соседстве с некоторыми кольцами вокруг них обращается какой-нибудь очень маленький спутник. Взять, например, тот же Уран. Не так давно в журнале Science появилась работа Шоувальтера и Лиссауэра, в которой сообщалось об открытии вокруг Урана — в дополнение к уже известным темным, резко срезанным, узким (самое широкое — 100 километров) кольцам — еще двух новых, R1 и R2, которые выглядят, как кольца Юпитера — размытые, широкие и пыльные. Более того, рядом со многими из урановых внутренних колец или даже внутри них движутся маленькие луны (Дездемона, Бьянка, Джульетта, Белинда, Псрдита и так далее), и две такие же луны-"погонщики", Пук и Маб, обнаружены возле этих двух наружных поясов.

Все это очень напоминает картину, уже раньше обнаруженную вокруг Сатурна. Юпитера и Нептуна. Везде — кольца и возле них (или внутри них) — луны-"погонщики". Это свое название маленькие луны получили из- за того, что их расположение наводит на мысль, что они "подгоняют" частицы соотвстствующего кольца (в их движении вокруг планеты) с помощью своего гравитационного "кнута". Зачастую это происходит благодаря так называемому резонансу, когда периоды обращения "погонщика" и его кольца оказываются кратными. Например, крохотный Мимас, обращающийся рядом со щелью Кассини, разделяющей два Сатурновых кольца, вращается ровно вдвое быстрей, чем тела вблизи этой щели, и в результате раз в два оборота притягивает к себе эти тела и тем самым расчищает щель.

Но, пожалуй, самым важным во взаимодействии колец и маленьких лун является тот факт, что многие из этих лун сами является источником материала для колец, потому что приливные воздействия планеты-гиганта постепенно совлекают со спутника его частицы. Другим источником материала для колец могут быть столкновения маленьких лун с телами этого кольца. Возможно, некоторые кольца и вообще образовались в результате распада малых лун. Неслучайно ведь эти луны (а также близкие к ним кольца) находятся внутри "зоны Роша" — так называется пояс вблизи планет, где ее притяжение создает в спутниках такие приливные силы, которые по величине превосходят гравитацию, удерживающие эти спутники как единое целое.

Проще говоря, в "зоне Роша" ни один спутник не может уцелеть, рано или поздно он распадается, образуя очередное кольцо, которое с течением времени, в свою очередь, оседает на планету. Кольца, таким образом, — явление временное, считают ученые, оно существует десятки, ну, максимум сотни миллионов лет, так что нам просто повезло жить в эпоху, когда у больших планет еще сохранились кольца. (Наша Луна расположена за пределами земной "зоны Роша" и потому ей не грозит распад; но приливные силы действуют и на нее, в результате чего она повернута к Земле одной своей стороной.)

Все эти соображения — не простое гадание, они подтверждены наблюдениями и расчетами. Вот и новооткрытые погоншики наружных колец Урана, вышеназванные Маб и Пук, в точности соответствуют этим представлениям. Кольцо R1, в том месте, где оно ближе всего к Мабу. выглядит темнее всего. Возможно, потому, что в этом месте его непрерывно пополняют частицы, выбиваемые из поверхности Маба микрометеорами из материала самого кольца. Эти частицы первое время должны сохранять скорость и направление движения породившего их Маба и потому должны оставаться примерно в том же месте, придавая кольцу в этом месте дополнительную плотность — и темноту. Аналогично, у Пука та сторона, которая повернута к его кольцу (он движется внутри R1, как Маб — снаружи), на \0% темнее, чем противоположная — очевидно, налетающие на эту сторону луны микрометеориты кольца так расковыряли лед на ее поверхности, что он во многом потерял свою отражательную способность и кажется темнее.