Страница 8 из 12
Поэтому в 80-е задумали новую экспедицию. Для этого потребовалось просчитать новую траекторию, в которой космический аппарат активно использовал гравитацию ближайших планет. Новый зонд NASA Messenger, запущенный уже в 2004 году, использовал совершенно безумную траекторию, которая включала два пролета у Земли, два пролета у Венеры и три пролета у Меркурия, и только на четвертой встрече проходил выход на орбиту планеты. Такой маршрут требовал много времени, но экономил топливо, а значит, массу и стоимость всей экспедиции.
Пролетев почти 8 миллиардов километров (расстояние как до Плутона в его максимальном удалении), Messenger в очередной раз приблизился к Меркурию и вышел на эллиптическую орбиту. Он приближался к поверхности на 200 километров, а потом удалялся на 15 тысяч километров. Такая орбита требовалась по нескольким причинам. Прежде всего были технические ограничения: аппарат мог перегреться от солнечного излучения, отраженного от поверхности Меркурия. От прямых солнечных лучей Messenger прикрывался композитным щитом, но поверхность планеты отражает примерно 8 % солнечного излучения, что в тех местах тоже весьма немало. Кроме этого, эллиптическая орбита позволяла производить съемку и изучение Меркурия с разной широтой захвата изображения: от узких кадров высокого разрешения вблизи поверхности до широких – издалека.
Научные приборы космического аппарата позволяли провести широкий спектр планетологических исследований: камеры видимого и ближнего инфракрасного диапазона позволили рассмотреть и картографировать планету, наборы мультиспектральных фильтров – оценить цветовые вариации грунта; нейтронный, гамма и рентгеновский спектрометры помогли определить элементный состав поверхности и содержание воды в приповерхностном слое; лазерный высотомер создал карту высот Меркурия и помог «заглянуть» в вечно темные кратеры у полюсов планеты. Несколько приборов помогли изучить внешние условия, в которых приходилось работать спутнику и постоянно пребывать планете: магнитометр смог определить магнитное поле Меркурия; ультрафиолетовый спектрометр – изучить разреженную атмосферу и экзосферу, а датчик заряженных частиц – оценить воздействие солнечного ветра и заряженных частиц на планету.
И что же удалось сделать за четыре года?
Сначала никто и не предполагал, что аппарат столько протянет. Первоначально предполагалась работа на год. Затем работу аппарата продлили еще на год. Затем еще… В результате аппарат держали на орбите до последнего – пока позволял запас топлива.
Первым делом планету картографировали. Сбылась мечта многих астрономов и планетологов – они смогли заглянуть во тьму неизвестности. Впрочем, тьма еще оставалась в кратерах «вечной ночи» у полюсов планеты.
Ось вращения Меркурия практически не отклонена и перпендикулярна плоскости орбиты, поэтому на планете нет смены времен года, а в глубокие кратеры на полюсах Меркурия никогда не заглядывает Солнце.
С этими теневыми участками связана первая интрига. Радиоастрономические наблюдения планеты еще в 90-е годы выявили интересные подробности – у полюсов нашли участки, которые отражали радиоволны практически так же, как это должен был бы делать водяной лед. Лед? На планете, где температура на экваторе днем достигает +350 градусов Цельсия?
Радиоастрономам не верили до тех пор, пока не прилетел аппарат Messenger. Первое открытие, которое он сделал – определил, что участки «блестящие» в радиодиапазоне, точно соответствуют участкам вечной тени в приполярных кратерах. Дальше помог нейтронный спектрометр – он сумел определить, что в приполярных регионах все-таки есть вода, то есть данные этого прибора тоже оказались в пользу существования на Меркурии льда. Хотя его разрешающая способность не позволяла точно привязать затененные кратеры к повышенной концентрации воды в грунте.
Для исследования содержимого кратеров в «вечной тьме» использовали лазерный дальномер. Разумеется, его интенсивности не хватило бы для использования в качестве фотовспышки. Но дальномер позволил определить интенсивность отраженного лазерного луча, и первые попытки посветить лазером в ледники дали обескураживающий результат – предполагаемый «лед» оказался примерно в два раза темнее, чем грунт, окружающий кратеры.
Наконец, лазерный дальномер поймал блеск: поверхность самых приполярных и глубоких кратеров отразила света в четыре раза больше, чем это делал окружающий грунт, – очередное доказательство наличия льда было получено. Но что же стало с черными-черными кратерами? Для того чтобы понять, что творится во тьме, пришлось разработать новую термическую модель поверхности. Оказалось, что в кратерах, куда хоть немного заглядывает Солнце, свет немного отражается от стенок и освещает дно. И именно это объяснило, почему аппарат не увидел там льда – даже слабенький свет, отражаемый стенками кратера, все равно способен растапливать лед, лежащий на дне. А чтобы понять, что же мы тогда видим, надо вспомнить, откуда на Меркурии вообще может быть лед.
Главным источником льда и воды во внутренней Солнечной системе считаются кометы. Хотя исследование, проведенное аппаратом Rosetta на комете 67P/Чурюмова-Герасименко, поставило под сомнение кометное происхождение земных океанов, а исследование автоматической межпланетной станции LRO, в том числе российского прибора LEND, поставило под сомнение кометное происхождение воды на Луне, о происхождении льда на Меркурии можно говорить увереннее. В его окрестностях кометы появляются гораздо чаще, так как Солнце тянет их своей гравитацией как мух к меду. Поэтому кометы намного чаще падают на Меркурий, чем на какое-либо другое тело в Солнечной системе, за исключением, конечно, Солнца. В момент падения кометы вода испаряется, чтобы потом сконденсироваться в виде снега только там, где достаточно холодно и темно, то есть в кратерах на полюсах.
Комета по своей структуре – это «грязный снежок»– кусок льда с пылью и углеродными соединениями, по текстуре напоминающими уголь. Вот здесь-то ученые и подобрались к ответу на загадку темных кратеров. Темнее местного грунта оказалась органика. Замерзшая вода, принесенная кометами вперемешку с пылью и органическими соединениями, покоится на дне выбитых кратеров. Там, где свет попадает в кратер, верхний слой льда испаряется, оставляя только темный слой органических соединений. Вода и органические соединения – казалось бы, лучшие ингредиенты для зарождения жизни, но для поддержания воды в жидком состоянии, не хватает плотной атмосферы, поэтому, как и на кометах, на Меркурии не может зародиться жизнь.
Зато меркурианские загадки на этом не заканчиваются. Аппарат Messenger рассмотрел еще одну особенность поверхности планеты, которую так и не смогли окончательно объяснить. Странные участки выщербленного грунта, которые назвали «впадинами» (hollows), встречаются практически по всей территории Меркурия. Пока ученые могут только сказать, что впадины имеют недавнее происхождение, настолько, что, возможно, процесс их формирования продолжается до сих пор. Это удалось определить по наличию метеоритных кратеров. Точнее, по их отсутствию, что говорит о сравнительной молодости этих образований. Впадины обнажают нижележащий грунт голубоватого или синеватого цвета. Какую-то привязку впадины имеют к выходам вулканической лавы, но эти вулканы успокоились задолго до того, как начали формироваться впадины. Считается, что это некий летучий минерал, который медленно испаряется под воздействием солнечных лучей или даже заряженных частиц, но приборы Messenger не позволили точно определить состав и характеристики изменяющегося грунта.