Наверное, трудно придумать условия, более отличные для земного обитателя, чем существующие на планетах типа Юпитера. Если, глядя на Марс, можно представить, что миллионы лет назад его пыльная поверхность могла быть покрыта лесами и океанами, то о наличии хоть какого-то подобия между Землей и газовыми гигантами, говорить не приходится. Небесные тела подобного класса крайне сложны для исследования, поэтому структура и состав Юпитера во многом остаются тайной, которую человечество пытается познать, опираясь на отрывочные знания, накапливаемые долгим и кропотливым трудом.

Когда говорят о юпитерианских облаках, то воображение пытается нарисовать вполне земные картины с мирно убегающими за линию горизонта белыми «барашками» или, на худой конец, постепенно затягивающими небосвод темно-фиолетовыми грозовыми тучами. И то, и другое далеко от действительности. По мнению ученых, то, что земной наблюдатель принимает за «поверхность» планеты, – это обледеневшие пары аммиака, плотно окутавшие Юпитер. Ниже находятся кристаллы сероводорода аммония, а еще глубже – замерзшие кристаллики воды. Последняя может присутствовать и в жидкой фазе в виде мелкой дисперсии. Весь этот «слоеный пирог» плотно закрывает планету от наблюдателя и о том, что творится ниже, можно только догадываться.

Ураганы в атмосфере

Ураганы, бушующие в атмосфере Юпитера со скоростью свыше 600 км/ч, и турбулентные потоки и вихри, поднимающиеся снизу, перемешивают облачные массы, рисуя причудливые картины в виде полос и пятен. Движение потоков в атмосфере газового гиганта, в отличие от Земли, подпитывается за счет внутренней энергии планеты, поэтому образовавшиеся узоры имеют довольно стабильные геометрические размеры, слабо меняющиеся в течение периода их наблюдения.

Большое красное пятно

Природа этих явлений изучена очень слабо и единой стройной теории, объясняющей возникновение и длительное существование полос и пятен в атмосфере Юпитера, на настоящий момент не существует.

Современные представления о структуре и составе Юпитера

Рисунок художника изображающий сброс космическим аппаратом Галилео зонда в атмосферу Юпитера, справа художник нарисовал сброс защитного теплового щита зонда

Большинство ученых склоняются к мысли, что гигант Солнечной системы состоит из атмосферы, ядра и промежуточного слоя. Основные химические элементы, присутствующие на Юпитере, – это водород и гелий. Но результаты миссии космического аппарата «Галилео», сбросившего в конце 1995 года на планету зонд, подтвердили наличие также аргона, криптона, углерода и азота, и ряда других газов. Внешний слой атмосферы гиганта образован газообразным водородом, в среднем – добавляется гелий (в пропорции 1 к 9), а в нижнем – аммиак, гидросульфид аммония и вода, которые образуют облачный покров планеты.

Металлический водород

Ниже располагается «океан», состоящий из металлического водорода. Такую структуру этот химический элемент может принимать под воздействием высоких давлений и температур. Представления о металлическом водороде чисто теоретические и в лабораторных условиях получить его пока не удалось. По мнению ученых, он представляет собой сверхтекучую и сверхпроводящую жидкость, способную образовываться при давлениях порядка миллиона атмосфер. Предполагается, что после снятия давления свойства полученной структуры могут сохраниться.

Толщина такого жидкометаллического слоя планеты оценивается в 42–46 тыс. км. Не исключается присутствие в нем и жидкого гелия. Четкой границы между атмосферой и слоем металлического водорода не существует, а имеется пограничная турбулентная зона, толщиной 7–25 тыс. км, в которой происходит изменение фазового состояния этого химического элемента.

Ядро планеты

Размеры ядра Юпитера оцениваются примерно в 1,5 диаметра Земли, а температура и давление в нем достигают 30 000 K и 100 млн. атмосфер. Предполагается, что состоит оно из различных металлов и силикатов, а его масса составляет приблизительно 10–15 земных. Благодаря механизму Кельвина – Гельмгольца, такое ядро способно обеспечивать теплом процессы, происходящие в верхних слоях планеты, подпитывая их накопленной при сжатии энергией.

Юпитер – пятая планета от Солнца и самая крупная во всей Солнечной системе. По размеру он в 11 раз больше Земли и в 2,5 раза массивнее всех остальных планет вместе взятых! Свое имя Юпитер получил в честь грозного древнеримского верховного бога-громовержца.

Юпитер относится к группе внешних планет - газовых гигантов. Он состоит из водорода и гелия и этим очень похож на обычную звезду. Астрономы даже иногда называют его «неудавшейся звездой».

Один год на Юпитере длится почти 12 земных лет, а вокруг своей оси он вращается быстрее всех остальных планет солнечной системы: сутки на Юпитере пролетают всего за 10 земных часов. Для такого неповоротливого гиганта это просто сумасшедшая скорость.

На снимках из космоса Юпитер выглядит полосатым из-за того, что атмосфера, окружающая планету, состоит из двух разных типов облаков. Светлые облака – легкие и холодные, темные – тяжелые и горячие. Друг с другом слои этих облаков не перемешиваются, а чередуются. Вот и получается, что Юпитер будто бы выкрашен в белые и рыжие полосы.

У Юпитера есть кольца, но они гораздо тоньше и бледнее, чем кольца Сатурна и Урана. И их всего четыре. А состоят они, как и все кольца газовых планет-гигантов, из космической пыли.

У Юпитера 67 спутников! В ночном юпитерианском небе должно быть тесно от такого количества лун. Самые крупные спутники Юпитера – Ганимед, Каллисто, Ио и Европа - похожи на планеты земной группы. А Ганимед по своим размерам даже крупнее Меркурия.

Авария на Юпитере

В 1992 году, впервые за все время изучения космоса, астрономам удалось стать свидетелями большой космической аварии и своими глазами увидеть столкновение двух небесных тел Солнечной системы: Юпитера и кометы Шумейкеров-Леви. До столкновения эта комета лет двадцать двигалась вблизи орбиты Юпитера, пока не приблизилась к нему на опасное расстояние. Юпитер тут же захватил комету своим гравитационным полем и разорвал на 24 куска. Обломки кометы еще два года летали вокруг Юпитера, пока наконец не врезались в его атмосферу. Перед тем, как начать массированную бомбардировку его поверхности, они выстроились друг за другом в гигантскую космическую очередь. Это было фантастическое зрелище!

Тайны Юпитера

Одна из главных тайн Юпитера – Большое Красное Пятно, уникальный ураган-долгожитель, который бушует на планете вот уже несколько сотен лет. И не стихает! Большое Красное Пятно по размеру намного больше всей планеты Земля. А 350 лет тому назад, когда его впервые обнаружил итальянский астроном Джованни Кассини, площадь урагана на Юпитере была еще больше.

Большое Красное Пятно – не единственный юпитерианский ураган, там есть еще несколько пятен поменьше: Малое Красное, Белое и Коричневое. Почему эти ураганы-антициклоны не стихают десятилетиями, для астрономов загадка.

Еще одна неразгаданная тайна Юпитера – это его «горячие тени». На Земле, как и на всех остальных планетах Солнечной системы, в тени всегда прохладнее, чем под палящими лучами Солнца, а на Юпитере все наоборот! Правда, там нет ни деревьев, ни высоких гор, зато множество теней на поверхность Юпитера отбрасывают его спутники. Загадка же состоит в том, что в тех местах на поверхности планеты, куда падает тень от спутников, температура почему-то не снижается, а становится еще выше.

Наука

В настоящее время о спутнике Юпитера Европе известно не так уж много. Самая важная информация об этом объекте Солнечной системы была получена благодаря приближению к нему космических кораблей НАСА "Вояджера 2" в 1979 году и "Галилео" во второй половине 1990-х. Поэтому астрономы начали серьезно подумывать о том, чтобы отправить к объекту новые аппараты в ближайшем будущем.

Несмотря на то, что в прошлом корабли приблизились к спутнику на очень короткое время, ученые смогли разглядеть его покрытую трещинами и льдом поверхность с очевидными признаками существования океана жидкой воды под твердой коркой.

Такая среда делает возможной существование микробных форм жизни , считают ученые. Если когда-нибудь астрономы отправят аппараты-роботы на Европу, им следует провести тщательную подготовку, чтобы понять, что именно нужно взять с собой и что им следует там искать.

Считается, что спутник Юпитера Европа - главный претендент на существование жизни в Солнечной системы, а миссия к этому объекту сможет раскрыть все секреты. Например, ученым еще предстоит выяснить, что за красные полосы и трещины покрывают поверхность объекта, какой химический состав имеет спутник, и есть ли в нем органические молекулы, которые являются строительными блоками для живых организмов?

В первую очередь, считают ученые, миссии на Европу предстоит взять образцы материала на разных глубинах (0,5-2 см и 5-10 см), чтобы можно было сделать выводы о композиции грунта и его химическом составе, а также особенностях солей, органических материалов и так далее.

Второй задачей миссии будет изучение геофизических особенностей Европы , сейсмологии и магнитометрии. Потребуется также проникнуть сквозь корку льда к океану.

К сожалению, пока полет к Европе – всего лишь далеко идущие планы для НАСА, так как в настоящее время колоссальные бюджеты уходят на другие не менее важные миссии.

Всего у Юпитера 67 спутников , однако большинство из них (около 50) очень мелкие – менее 10 километров в диаметре . Число спутников, впрочем, периодически меняется. Большую часть спутников открыли, начиная с 1970-х годов, после того, как к Юпитеру стали приближаться различные космические аппараты.

Большому количеству спутников Юпитер обязан своей гигантской массой , благодаря гравитационной стабильности на орбите планеты может удерживаться такое большое количество объектов, в том числе и сравнительно крупных. У Земли, к примеру, всего один спутник, так как ее гравитационное поле не позволяет удерживать еще один спутник на орбите .

Спутники вращаются вокруг Юпитера с разной скоростью и за разные промежутки времени: от 7 часов до 3 земных лет .

Несмотря на то, что Европа – один из самых крупных спутников Юпитера, он является наименьшим из четырех галилелеевых спутников .

Спутник Европа немного меньше Луны.

Поверхность Европы очень гладкая, она покрыта льдом толщиной около 100 километров , на ней почти нет кратеров, но есть полосы и трещины. Температура у поверхности около минус 150-190 градусов Цельсия . Благодаря корке льда Европа хорошо отражает свет, что делает ее очень яркой. Поверхность спутника сравнительно молодая – от 20 до 180 миллионов лет .

На поверхности Европы имеются своеобразные "веснушки" , более темные пятна, которые образовались благодаря существованию жидкого океана под слоем льда , как считают ученые.

Наш далекий сосед Юпитер скрывает тайны, которые могут многое рассказать о том, как возникла солнечная система.
Космический аппарат НАСА «Юнона» уже достиг орбиты газового гиганта, и есть надежда, что этот проект даст ответы на некоторые вопросы.

В 2022 году Европейское космическое агентство планирует запустить собственный космический зонд, чтобы исследовать спутники Юпитера. Шведские ученые участвуют в проекте.

Контекст

Юпитер своими перемещениями уступил дорогу Земле

Astrobiology Magazine 26.06.2015

Юпитер мог способствовать формированию Земли

Scientific American 02.04.2015

Павел Глоба: «Над нами Юпитер - планета королей»

Суббота 13.01.2010 «Мы исследуем обитаемость ледяных спутников», — говорит руководитель программы Ян-Эрик Валунд (Jan-Erik Wahlund) из Уппсальского университета.

Юпитер — пятая по счету планета от Солнца. Нет ничего удивительного в том, что ее называют газовым гигантом: если суммировать массу всех остальных планет Солнечной системы, масса Юпитера все равно окажется вдвое больше.

Планету назвали в честь самого могущественного из богов римского пантеона. С Земли ее можно увидеть невооруженным глазом, поэтому планета известна с древнейших времен, хотя и под разными именами.

В ходе истории мы узнавали все больше о нашем огромном соседе. Итальянский астроном Галилео Галилей (Galileo Galilei, 1564-1642), которого называют отцом современной астрономии, одним из первых вел наблюдения за Юпитером.

Галилей был среди первых ученых, применявших телескоп для изучения небесного свода. Однажды он услышал о голландском изобретении под названием «магическая труба» и в 1609 году построил свой собственный телескоп.

Уже через год, в 1610 году, он сделал ряд важных открытий. Галилей установил расположение звезд, которые не были видны невооруженным глазом, обнаружил горы на Луне, а также открыл четыре крупнейших спутника Юпитера.

Спутники получили имена Ио, Ганимед, Европа и Каллисто, и их до сих пор называют «галилеевыми спутниками» в честь первооткрывателя.

Космический аппарат на орбите

Сегодня Юпитер снова оказался у всех на устах. 5 августа 2011 года американское космическое агентство НАСА отправило к нему спутник «Юнона».

«Юнона» проделала долгий путь, и у нее был всего один шанс выйти на орбиту планеты. Чуть менее месяца назад космическому аппарату удалось взять правильный курс, совершив маневр, который описывали как критический.

Неделю спустя «Юнона» отправила на Землю первые фотографии, сделанные установленной на борту цветной камерой Junocam. На одной из первых размытых картинок видны Юпитер и три галилеевых спутника — Европа, Ио и Ганимед. По мере приближения к газовому гиганту зонд сможет делать все более четкие снимки и в конце концов сфотографирует поверхность планеты.

Один виток вокруг Юпитера «Юнона» на своей нынешней орбите делает за 53 дня. Аппарат останется на орбите в течение 20 месяцев, то есть совершит 37 витков вокруг планеты.

Разумеется, помимо красивых фотографий, у НАСА есть и другие цели. На сайте космического агентства сказано, что задача проекта — попытаться выяснить, как возник Юпитер. Таким образом, появится шанс выяснить новые детали о происхождении нашей солнечной системы.

Есть ли у Юпитера ядро?

Существует теория о том, что солнечная система возникла в результате коллапса огромного газопылевого облака, то есть туманности, примерно 4,6 миллиардов лет назад.

Облако вращалось и охлаждалось, пока из него не сформировались Солнце и планеты.

Как и Солнце, Юпитер по большей части состоит из водорода и гелия. Поэтому ученые считают, что эта планета возникла рано и на основе материала, оставшегося после появления Солнца.

Но это лишь гипотеза. У астрономов пока нет точного ответа на вопрос, как все было на самом деле. Существует предположение, что планета возникла, когда гравитация твердого ядра стала притягивать к себе материал. Согласно другой теории, возникновение Юпитера вызвал коллапс нестабильного участка туманности.

НАСА хочет получить ответ на вопрос, имеет ли Юпитер твердое ядро, и ученые попытаются это выяснить, измерив объемы воды и аммиака в атмосфере планеты.

«Юнона» соберет данные о гравитации и магнитном поле Юпитера. Это позволит вычислить вероятную массу и структуру ядра.

Если удастся найти ответы на эти вопросы, можно будет сделать новые выводы относительно возникновения и истории нашей солнечной системы.

Шведы в исследованиях Юпитера

НАСА — не единственные, кого интересует Юпитер. В 2014 году Европейское космическое агентство тоже решило отправить туда космический аппарат.

Разумеется, проект возник как результат основательной научной работы. Решение о запуске программы было принято лишь после четырех лет подробных исследований по теме.

В настоящее время ученые занимаются планированием, а также конструируют космический аппарат и его оборудование. Аппарат будет называться Juice (сокращение от Jupiter icy moons explorer). В проекте участвуют представители почти всех европейских стран, а также Японии и США.

Juice отправится в путь не ранее 2022 года. Его оснастят десятью измерительными приборами, два из которых будут произведены в Швеции. Первый, PEP (Particle Enviroment Package), строится в Институте космической физики в Кируне, второй, RPWI (Radio Plasma Wave Investigation), — в аналогичном институте в Уппсале.

Во главе проекта стоит Ян-Эрик Валунд. Сейчас его команда занята созданием одного из нескольких прототипов, которые должны будут пройти ряд испытаний, прежде чем в 2019 году ученые сконструируют окончательную версию инструмента.

«Прибор будет измерять электрическое и магнитное поля, а также электрически заряженный газ», — поясняет руководитель проекта.

Основная цель заключается в том, чтобы провести измерения вокруг поверхностей спутников Европы, Каллисто и Ганимеда, с центром орбиты на Ганимеде. Космический аппарат выйдет на орбиту спутника во внешней части солнечной системы, подчеркивает Ян-Эрик Валунд.

Другими словами, НАСА сосредоточится на исследовании планеты, а Европейская космическая организация займется ее спутниками.
Европейцы тоже хотят найти ответы на вопрос о том, как возникла солнечная система.

«Можно сказать, что Юпитер — это солнечная система в миниатюре. Вначале он был очень горячим, подобно красному карлику, но погас, так и не став звездой. К тому же, у Юпитера более 60 спутников», — говорит Ян-Эрик Валунд.

Там может быть жизнь

Спутники Юпитера интересны по нескольким причинам.

Предполагается, что под ледяной коркой на поверхности крупных небесных тел скрываются океаны. Так это или нет, выяснится после того, как будут измерены магнитные и электрические поля.

Есть надежда, что удастся приблизиться к ответу на вопрос, может ли существовать жизнь на каком-либо из спутников. Конечно, речь идет не о пришельцах из голливудского фильма, а об одноклеточных организмах.

«Собственно, мы ищем на ледяных спутниках не жизнь, а обитаемость. Не думаю, что мы обнаружим живые организмы, для этого пришлось бы прорубаться через лед», — комментирует Валунд.

Но Юпитер находится не в соседнем дворе, так что предстоит долгий полет сквозь космос. Если Juice отправится в путь в 2022 году, как и планируется, пройдет восемь лет, прежде чем он, по расчетам, прибудет в место назначения в 2030 году. И еще через пять лет он будет утилизирован на Ганимеде.

«Захватывающе. Слетать на Юпитер — такое бывает лишь раз в жизни», — говорит Ян-Эрик Валунд.

В современное время планетологи уверены, что нам удастся обнаружить жизнь скорее на спутнике Европа (юпитерском спутнике), чем на Марсе. Данное космическое тело имеет массу неразгаданных тайн. На сегодняшний день известно, что под толстой ледяной коркой Европы содержится жидкий океан, вполне пригодный для зарождения жизни, теплый и сравнительно безопасный.

Очень часто в интернете появляются статьи о том, что под ледяной поверхностью Европы обитают живые существа, похожие на наших рыб и млекопитающих. Иногда такие теории подкреплены фотографиями знакомых нам дельфинов. Конечно же, нам было бы приятно встретить знакомых млекопитающих на других планетах, но если рассуждать с научной точки зрения, то их, скорее всего, в океане спутника не окажется. Никто не отрицает, что там может присутствовать жизнь, но она, вероятнее всего, будет иметь свою форму, особенную и неповторимую.

Немного общей информации

Европой называют один их четырех гигантских спутников, расположенных возле планеты Юпитер. Всего у этой планеты имеется шестнадцать спутников, но большинство из них особого внимания не заслуживают, так как являются сравнительно мелкими. Орбита Европы имеет вытянутую форму, поэтому она периодически приближается к своей планете, а потом отдаляется от нее. Во время сближения на Европу действует гравитация огромного Юпитера. Таким образом, Европа с постоянной периодичностью сжимается и разжимается. Это нагревает ее внутренний океан, делая его пригодным для жизни разнотипных микроорганизмов.

Планетологи и астрофизики уверены, что в центральной части Европы (спутника Юпитера) имеется ядро, покрытое горными породами. За ним располагается океан с жидкой водой, глубина которого достигает 100 километров. Поверхностным слоем Европы является лед, толщина которого приравнивается к 10-30 км. Температура на поверхности юпитерского спутника приравнивается к -160⁰ по Цельсию.

Из-за невероятно глубоководного океана, покрытого толстенным слоем льда, поверхность юпитерского спутника считают максимально гладкой в нашей планетарной системе. Рассматривая изображения Европы, можно заметить многокилометровые полосы, покрывающие ледяную поверхность, а также хребты, выпуклости и разнотипные вогнутые участки. Эти «неровности» являются прямым доказательством наличия воды подо льдом юпитерского спутника.

Самым интересным явлением на Европе планетологи называют притемненные линии, которые буквально опоясывают спутник вдоль и поперек. Ширина этих образований может доходить до двадцати км. Планетологи считают, что это следы от разломов коры, через которые на поверхность пробивалась жидкость. Цвет полос они объясняют тем, что со льдом в реакцию могли войти продукты жизнедеятельности подводных обитателей Европы, которыми, вероятнее всего, являются бактерии и другие микроорганизмы.

Может ли развиться жизнь на юпитерской Европе

Солнечные ультрафиолетовые лучи «обрабатывают» поверхность юпитерского спутника регулярно. Они растопляют лед, разделяя его на водород и кислород. Легчайший водород практически моментально испаряется, а более тяжелый кислород задерживается некоторое время на поверхности Европы. Через трещины и щели в коре, о которых говорилось выше, кислород может проникать в океан юпитерского спутника. Таким образом, внутри Европы имеется жидкая вода, которая регулярно смешивается с кислородом, а из недр этого юпитерского соседа постоянно идет тепло, подогревающее его океан.

Д. Берне – известный планетолог, говорит о возможности жизни в океане Европы следующее:

На протяжении десятилетий мы считали, что для образования и развития жизни необходимы три фактора – вода, свет и атмосфера. Но на дне моря, к примеру, нет последних двух условий. Несмотря на это, жизнь там существует, причем вполне нормально. Таким образом, последние два условия для образования жизни можно отбросить. В океане Европы (юпитерского спутника) вполне может существовать инопланетная жизнь, подобная нашим трубчатым червям и моллюскам, которые прекрасно существуют на морском и океаническом дне.

Т. Голд, который тоже работает планетологом и интересуется инопланетной жизнью, заявляет:

Самыми живучими существами на нашей планете являются микроорганизмы. Именно они правят миром. Если кто-то может существовать на других планетах, то это они – разнообразные микробы. В океане Европы для них имеются идеальные условия.

Когда тайна Европы раскроется?

Агентство НАСА приступило к разработке новейшего проекта «Clipper», направленного на изучение юпитерского соседа. Бюджет данного проекта оценили в 2 миллиарда долларов. Этот проект планировали реализовать в 2020-х годах, но пока заморозили из-за кризиса. Кроме этого, на Юпитер и его спутники обратило внимание агентство ЕКА, представители которого планируют запустить к вышесказанной планете аппараты в 2025-30 годах.