Знание-сила, 2009 № 07 (985)

Нефть на Титане?

Михаил Вартбург

В марте 2008 года приборы космического корабля «Кассини» установили, что темное пятно около южного полюса Титана, названное астрономами Онтарио Лакус, заполнено жидкостью, и жидкость эта — скорее всего, этан, важнейшая составляющая нашей нефти, а частично, возможно, метан и другие углеводороды.

О Титане астрономы знали многое и до «Кассини». Одно время его даже считали самым большим спутником в Солнечной системе, потому что он куда больше Луны и по размерам (но не по массе) превосходит Меркурий. Титан уступает только спутнику Юпитера Ганимеду, но он гораздо интересней Ганимеда. Уже в 1944 году было обнаружено, что у Титана есть атмосфера. И какая — высотой в 400 километров, почти целиком состоящая из азота, но очень насыщенная углеводородными соединениями, прежде всего — метаном, которого в нижних слоях почти 5 %. Метановые аэрозоли поглощают почти весь свет Солнца и вдобавок пропускают идущие с поверхности Титана инфракрасные лучи, уносящие с собой тепло; в результате создается антипарниковый эффект: поверхность на 10 градусов холоднее, чем была бы под нормальной атмосферой. Но атмосфера Титана ненормальна и в других отношениях. Кроме того, что она необычайно толста, в ней еще несутся сильнейшие, почти ураганные ветры, причем непрерывно, всегда, вечно. Но это — на высоте 40–50 километров, а вот над самой поверхностью — тишь и гладь, только темновато, сквозь слой метана не только Солнце — даже собственный титанов Сатурн не виден. Сплошные сумерки.

Есть, однако, у Титана поразительные достоинства. Внутри он — из камня, это его ядро, а окружено оно многосоткилометровым слоем льда. Лед этот содержит, видимо, и углеводородные соединения, а также аммиак и другие, и что-то там в этих ледяных глубинах происходит интересное, потому что приборы «Кассини» однажды зарегистрировали что-то вроде вулканического извержения. Но, конечно, извергалась там не огнедышащая лава, а лава холодная, криогенная, какой-нибудь вязкий аммиак, — геологи уже придумали для таких явлений термин «криовулканизм».

На Титане есть облака. И бывают дожди и грозы. Все это подтвердили приборы «Кассини». Только выпадает там не водяной снег, а метановый или аммиачный. И текут там реки — метано-аммиачные, это видно на уникальном снимке поверхности, сделанном зондом «Гюйгенс», опустившимся с борта «Кассини» на поверхность Титана, и посланном на Землю: все поле зрения в округлых «камнях» (в метановых скалах). Кто ж их скруглить мог, если не протекавшая жидкость?! Правда, на снимке само течение рек не видно, конечно, но на снимках, сделанных приборами «Кассини», видна сложная система «рек» и «озер», а кроме того, — целые материки, невысокие холмы и огромные низины.

А есть ли жизнь на Титане? В последнее время такой вопрос задают уже не о Марсе (на нем почти с уверенностью когда-то могла быть жизнь), его теперь задают в отношении крупных спутников крупных планет — того же Ганимеда, Европы и вот — Титана. Все эти спутники имеют какие-то загадочные особенности, и везде астрономы связывают эти аномалии с возможным существованием на этих спутниках подпочвенного жидкого океана. А на Титане с его сплошными углеводородами такой океан вполне мог бы быть прибежищем органической жизни, потому что даже в его атмосфере замечены довольно сложные органические молекулы, могущие — при подходящих условиях — дать начало примитивной жизни.

Так вот океана на Титане астрономы пока не обнаружили, но с помощью приборов «Кассини» с точностью установили, что на поверхности этого спутника имеется целый ряд озероподобных — и даже мореподобных — темных образований, которые можно счесть за жидкие. Они особенно велики в Северном полушарии: одно такое озеро там по площади сравнимо с Каспийским морем, другое имеет площадь в 100 тысяч квадратных километров, что больше любого земного пресноводного озера, а вот в Южном полушарии из больших озерных образований — только одно, то самое Онтарио Лакус, с которого мы начали наш рассказ. По сравнению со своими «сестрами» — озерами Северного полушария — оно не так уж велико (хотя больше нашего Ладожского), однако именно оно заслужило теперь звание первого, о котором почти наверняка можно сказать, что оно жидкое, а не замерзшее. Для астрономов это крайне важное открытие, потому что теперь они могут с достаточным основанием думать, что и другие темные пятна на Титане — такие же жидкие озера и моря.

Это достижение — результат очередного облета Титана кораблем «Кассини», каковой, как говорилось, произошел в марте 2008 года. Однако анализ результатов занял еще несколько месяцев, и окончательный вывод был сформулирован позже. В этом своем выводе ученые опирались на два факта. Во-первых, спектрометр «Кассини» показал, что спектр света, отраженного от поверхности Онтарио Лакус, имеет провал точно в том участке, где должен поглощать свет жидкий этан. А кроме того, поверхность Онтарио Лакус практически ничего не отражает в этом участке. Это значит, что она нацело поглощает все волны инфракрасного света с такой длиной. Чтобы абсолютно ничего не отражать и не рассеивать, поверхность должна быть абсолютно гладкой. А это возможно лишь в том случае, если это поверхность тяжелой неподвижной жидкости.

Дальше идут догадки. Как говорят ученые, состав жидкости в озере, видимо, был сначала метановый, но под воздействием солнечного света основная часть метана уже превратилась в этан. Есть там наверняка и другие углеводороды, должен быть растворенный в жидкости атмосферный азот, так что все это вместе создает очень подходящий, по мнению некоторых ученых, «бульон» для образования химических веществ, необходимых для жизни. Кроме того, этот «бульон» непрерывно бомбардируют космические лучи, под воздействием которых в нем могут происходить самые разные химические реакции.

Есть загадка!

Сергей Ильин

Бывают новички, которые стоят двух специалистов. В 1961 году один такой новичок, будучи на стажировке в Лаборатории реактивного движения НАСА в Калифорнии, предложил совершенно новый способ ускорять или тормозить полет космических ракет — путем облета той или иной планеты. При движении ракеты внутрь Солнечной системы этот маневр позволяет ей сбросить лишнюю скорость, при движении к внешним планетам — набрать недостающую после старта. В механике этого маневра остается еще много неясного, но сегодня им широко пользуются и, в частности, применили в 1990 году при запуске корабля «Галилей» в сторону Юпитера. Корабль благополучно произвел два облета, промчавшись на высоте 960 километров над Землей, и пошел к своей далекой цели, но при этом его скорость (относительно Солнца) оказалась на 3,9 миллиметра в секунду больше расчетной. Нам, простым смертным, и в голову бы не пришло придираться к такому пустяку, но инженеры насторожились.

В следующий раз это повторилось с кораблем, запущенным к комете Шумейкера в 1998 году, когда он произвел облет астероида Эрос, — тут уже аномалия достигла целых 13,5 миллиметра в секунду. И в третий раз она наблюдалась при запуске европейского корабля «Розетта» в марте 2005 года: после облета Земли корабль ускорился против нормы на 1,8 миллиметра в секунду. Кроме того, три раза наблюдались аномалии обратного знака — замедление кораблей в результате маневра, — но это можно было с натяжкой объяснить слишком близким пролетом к атмосфере или влиянием магнитного поля, или еще какими-либо плохо учтенными факторами. Однако откуда взялось лишнее ускорение?

Любопытно, что эта загадочная «аномалия облета» не одинока. У нее есть не менее загадочный напарник — «аномалия «Пионеров». Как заметили инженеры НАСА, два корабля «Пионер-10» и «Пионер-11», направленные в 1972-м и 1973 годах к Юпитеру, после пролета Юпитера несколько замедляют свой полет против нормы, как будто их тянет к Солнцу что-то еще, кроме гравитации. Для этой загадки было предложено несколько возможных объяснений, начиная от простой технической неполадки и до гипотезы о том, что закон гравитации Ньютона нужно подправить. Однако к аномалии облета с ее ускорением кораблей ни одно из этих объяснений оказалось неприменимо.

Единственное, что удалось сделать заинтересовавшимся расчетчикам — это вывести из эмпирических данных некую формулу, которая связывает величину наблюдавшегося ускорения со степенью симметричности траектории корабля относительно Земли. Самая несимметричная в этом плане траектория была у корабля 1998 года — и у него же была самая большая аномалия облета. Из этой формулы было вычислено предсказание для аномалии при втором облете «Розеттой» Земли, но данные об этом облете пока еще не опубликованы. Попытки объяснить аномалию эффектами гравитации по Эйнштейну тоже не увенчались успехом.

Кое-кто из специалистов считает, что обе аномалии как-то связаны. Действительно, «аномалии «Пионеров» были замечены после того, как оба корабля осуществили облет Юпитера и Сатурна, — но не сразу же после облета, как в случае облетов Земли. Показательно также, что после облетов этих и других планет, совершенных с тех пор многими другими кораблями, аномалии не наблюдались. Почему же облет Земли исключение? С другой стороны, возможно, для Земли просто намного больше точность расчетов — хотя бы потому, что для Земли более точно, чем для всех других планет, известно распределение масс, создающих гравитационное поле.

Короче, есть загадка. И она до сих пор никем не решена. Все надежды — на чудом спасенные (перед самой отправкой в мусор за давностью) и никем ранее не изученные данные о движении «Пионера-11» сразу после облета Сатурна. Сейчас их изучают. А вдруг они расскажут что-то важное?

Поживем — увидим.