Вот уже тысячи лет мы ежедневно наблюдаем на небе одну и ту же картину. Утром мы видим, как восходит Солнце, которое дарит нам жизненно необходимое тепло, а по ночам перед нашим взором предстает Луна — космическое тело, без которого наклон земной оси постоянно изменялся бы и у нас не стало бы сезонных изменений погоды.

Долгое время мы считали эти два космических тела уникальными, но прошли годы, и мы убедились, что как Солнце, так и Луна не такие уж и особенные. Во-первых, оказалось, что наша звезда — всего лишь одна из миллиардов подобных, причем даже не самая большая и не самая яркая. Во-вторых, и Луна — не единственный спутник в Солнечной системе, обращающейся вокруг крупного космического тела: на сегодняшний день у планет их открыто 175, или 184, если брать в расчет спутники карликовых планет.

Интересно, что в нашей системе есть планеты вообще не имеющие лун, например, Меркурий и Венера. А есть планеты, которые изобилуют спутниками: Юпитер (69), Сатурн (более 60), Уран (27), Нептун (14).

Почему у некоторых тел из Земной группы нет спутников, а у других их очень мало? Есть множество гипотез и теорий, объясняющих это, но основная из них — гравитация. Меркурий и Венера — две ближайшие планеты к Солнцу — не имеют достаточной силы притяжения, чтобы захватить проходящий объект и держать его на своей орбите (гравитация нашей звезды просто бы перехватила этот объект). По этой причине Меркурий и Венера не могут удерживать на орбите даже достаточное количество обломков, из которых со временем смог бы сформироваться естественный спутник. У Земли и Марса проблем с лунами не возникло, но это самые отдаленные тела Земной группы. Чем дальше от Солнца находится объект, тем сила притяжения светила слабее и этому объекту легче захватить и сохранить на своей орбите спутник.

Мы предлагаем вам отправиться вместе с нами в небольшое космическое путешествие и познакомиться с наиболее интересными лунами в Солнечной системе.

СПУТНИКИ ВНУТРЕННЕЙ ОБЛАСТИ СОЛНЕЧНОЙ СИСТЕМЫ

Луна

Луна является одним из самых больших спутников в Солнечной системе (ее диаметр 3 474 км). Ее плотность равна 3,3464 г / см³, что делает наш спутник вторым в системе по плотности (после Ио). Размер Луны составляет 27% от земного, а масса в 80 раз меньше земной.

Согласно одной из гипотез, предложенной в 1970-х годах международной группой астрономов, Луна образовалась чуть более 4 млрд лет назад из материала, выброшенного в космос после столкновения Земли (когда она была протопланетой) с неизвестным небесным телом, скорее всего, гипотетической планетой Тейей.

Однако ряд данных, полученных за последние 15 лет, плохо стыкуется с теорией, что наш спутник образовался из выброшенного материала, получившегося при столкновении Тейи с Землей. Почти любая модель такого столкновения показывает, что Луна должна была не менее чем на 60% образоваться из материала гипотетической планеты. Но анализ состава лунного грунта, полученного как советскими, так и американского аппаратами, указал на то, что на Луне такое же соотношение изотопов кислорода, что и на Земле, а ведь сегодня хорошо известно, что химический состав планет, образовавшихся в разных регионах Солнечной системы, должен различаться, например, для Марса изотопный состав совсем не такой, как для Земли, и у Тейи он тоже должен был быть иным.

В 2016 году, в журнале Nature была опубликована статья, в которой говорилось, что столкновение Земли с гипотетической планетой Тейей, вероятно, образовало Луну совсем не так, как полагали раньше: мощнейший удар испарил большую часть твердых пород нашей планеты, резко раздув ее в размерах, и именно из внешних слоев этого пара возник наш естественный спутник.

Еще одно любопытное обстоятельство. Орбита Луны наклонена к плоскости Земной орбиты примерно на 5°. В результате наш спутник проходит между Землей и Солнцем чуть выше или ниже солнечного диска (новолуние). Необычный наклон оси вращения Луны ученые пытались объяснить давно, и лишь в 2015 году это смогли сделать Каве Пахлеван и Алессандро Морбиделли. Они опубликовали статью, в которой говорится, что в прошлом спутник нашей планеты попал под «влияние» крупных протопланет, сталкивающихся с Землей и вносящих искажения в орбиту Луны, это и обусловило наклон.

Еще одно исследование, проведенное в 2017 году, показало, что на полюсах Луны есть огромные залежи воды. С помощью данных индийского космического аппарата Чандраян-1, который находился на лунной орбите в 2008-2009 годах, команда ученых из Университета Брауна нашла воду на поверхности Луны, правда, заключенную в камне. Для будущих лунных баз такой местный источник может стать бесценным подспорьем.

Любопытный факт. На поверхности нашего спутника с помощью небольшого телескопа или даже бинокля можно легко рассмотреть символ “X”. Этот символ наблюдается в определенное время: за четыре часа перед тем, как Луна достигнет первой четверти (фаза, при которой освещена ровно половина видимой части Луны).

Иллюзию символа “X” создает взаимное расположение кратеров Пурбах, Лакайль, Бланкин на терминаторе (линии, разделяющей неосвещенное и освещенное Солнцем полушария Луны). Когда мы смотрим на них с Земли, освещенные валы кратеров на фоне темного дна удивительно похожи на “X”.

Фобос и Деймос

Фобос и Деймос — марсианские луны. Предполагается, что эти два тела были притянуты планетой из астероидного пояса.

Фобос, который носит имя древнегреческого бога, олицетворявшего страх, является самым крупным марсианским спутником и ближе всего расположен к Красной планете — на расстоянии в 9 377 км. По форме Фобос напоминает картофелину, его размеры составляют 27х22х18 км. Неправильная форма спутника объясняется тем, что подобные космические тела из-за своих столь небольших размеров имеют слишком слабую силу тяготения, чтобы сжаться до более круглых очертаний.

Каждые 100 лет Фобос сближается с планетой приблизительно на 1.8 м., поэтому через 50 млн. лет он врежется в Марс или будет разорван гравитационным притяжением на подходе к планете.

Деймос, который получил свое имя в честь древнегреческого бога ужаса, является второй по величине луной Марса. Он намного меньше, чем Фобос, всего лишь 12,6 км в поперечнике, а его орбита находится намного дальше, чем орбита Фобоса. Этот маленький спутник расположен на расстоянии 23 460 км от Марса, а полный оборот вокруг планеты совершает за 30,35 часа.

Из-за того, что Деймос расположен на более далеком расстоянии от Марса, чем Фобос, и не столь сильно подвержен силе притяжения планеты, дальнейшая судьба этой луны более радужная, чем у его брата. Деймосу не предстоит столкновение с Марсом. Наоборот, он будет постепенно отдаляться от планеты. Как Луна однажды уйдет из-под воздействия земного притяжения, так и Деймосу предстоит уйти со своей орбиты и отправиться в свободный полет.

Любопытный факт.Оба спутника вращаются вокруг своих осей с тем же периодом, что и вокруг Марса, поэтому всегда повернуты к родительской планете одной и той же стороной.

Согласно данным NASA, полученным в ходе исследования в 2017 году, под действием солнечного ветра Фобос может накапливать на своей поверхности статическое электричество, что в будущем может затруднить посадочные миссии агентства на этот спутник.

СПУТНИКИ ВНЕШНЕЙ ОБЛАСТИ СОЛНЕЧНОЙ СИСТЕМЫ

Галилеевы луны: Ио, Европа, Ганимед, Каллисто

Юпитер — это планета, которая обладает самым большим количеством спутников в Солнечной системе. По последним подсчетам, у газового гиганта насчитывается 69 лун, последние две (S / 2016 J1 и S / 2017 J1) ученые открыли в 2016 и 2017 годах, эти объекты очень маленькие и имеют размер всего 1-2 км в поперечнике.

Наиболее любопытные для астрономов спутники Юпитера — это так называемые Галилеевы луны (собирательное название для четырех самых крупных спутников газового гиганта), названные в честь Галилео Галилея, открывшего их в 1610 году.

Долгими ночами ученый наблюдал за четырьмя “звездами”, вращающимися вокруг гигантской планеты. “Звезды” вели себя совсем не так, как ожидал наблюдатель, и чертили странные узоры в небе. Наконец Галилей осознал, что точки в небе — это не звезды, а планетарные тела, которые следуют за старым и могучим Юпитером. Открытие Галилея принесло важные доказательства для поддержки теории Гелиоцентрической системы мира (Солнце является центральным объектом, вокруг которого обращается Земля и другие планеты).

“Я должен раскрыть и опубликовать миру случай обнаружения и наблюдения четырех планет, которых мир никогда не видел с самого начала своих времен. Я призываю всех астрономов посвятить себя изучению и определению их периодичности, чего не удалось сделать мне к нынешнему моменту”, — писал Галилей в своем трактате Sidereus Nuncius.

Так были описаны Галилеевы луны. Лишь через 250 лет они стали известны миру как Ганимед, Каллисто, Ио и Европа. Хотя это всего 4 спутника из 69-ти известных сегодня, их суммарная масса составляет 99,999% всех объектов, обращающихся вокруг Юпитера.

Ио

Ио — четвертый по размерам спутник в Солнечной системе, ее диаметр равен 3642 км. В отличие от других Галилеевых лун, Ио находится ближе всего к Юпитеру. Свое название она получила в честь жрицы богини Геры и возлюбленной бога Зевса.

Чем особенно интересна ученым Ио, так это своей вулканической активностью. Недры этой луны постоянно нагреваются приливным гравитационным воздействием Юпитера, что в свою очередь приводит к частым извержениям.

Поверхность спутника практически усыпана действующими вулканами, сегодня их насчитывается более 400, а также многочисленными горами. На данный момент известно более чем 100 возвышенностей на Ио, причем, некоторые из них по своей высоте значительно опережают высочайшую вершину Земли Эверест (8848 м над уровнем моря).

Европа

Европа — самый маленький спутник из Галилеевых лун. Ее диаметр составляет 3121 км. Свое имя она получила в честь дочери финикийского царя и возлюбленной Зевса.

Многие астрономы считают Европу лучшим местом в Солнечной системе для поиска внеземной жизни, которая может скрываться в океане, находящемся под толстым слоем льда.

Хотя температура на экваторе спутника никогда не поднимается выше -160°C, а на полюсах выше -220°C, ученые полагают, что подо льдом находится гигантский океан, который нагревается благодаря внутреннему ядру луны и постоянным приливным течениям, вызванным гравитационным притяжением Юпитера. По расчетам некоторых специалистов, океанские воды Европы могут иметь настолько высокую температуру, что совсем не исключается существование жизни на этой юпитерианской луне. Причем, речь идет о сложных формах.

Любопытный факт.Под поверхностью Европы может находиться в 2-3 раза больше воды, нежели на Земле. В 2014 году ученые обнаружили свидетельства движения тектонических плит на этом спутнике, что очень важно для появления жизни, поскольку тектоника “подключает” сложную химию и перерабатывает вещества вроде двуокиси углерода, работающие как термостат и удерживающие космическое тело в тепле.

Каллисто

Каллисто — вторая по размеру луна Юпитера (диаметр 4820 км) и самая отдаленная от планеты среди Галилеевых лун. Свое название спутник получил в честь дочери царя Аркадии Ликаона.

Каллисто усеяна кратерами, что делает ее очень похожей на нашу Луну. Огромное количество метеоритных следов на ее поверхности подтверждает тот факт, что это, скорее всего, самый старый спутник из Галилеевой группы. Интересно, что один из кратеров имеет диаметр порядка нескольких сотен километров, это говорит о том, что, появившиеся в результате падения метеоритов кратеры постоянно “накладываются” друг на друга.

На этом спутнике Юпитера ученые предположительно нашли соленый океан жидкой воды, находящийся на глубине порядка 100-200 километров, так же они обнаружили атмосферу, которая в основном состоит из молекулярного кислорода и углекислого газа. По мнению астрономов, все это делает Каллисто вполне подходящим местом для поиска микробной жизни.

Ганимед

Ганимед — не просто самый большой спутник Юпитера, это самый большой спутник в Солнечной системе вообще (его диаметр равен 5262 км).

Интересно, что Ганимед обладает магнитосферой, что является весьма уникальным случаем для подобных объектов. Некоторые ученые полагают, что наличие магнитного поля может указывать на существование подповерхностного океана на этой луне. Исследования, проведенные в 2010-х годах, подтверждают эту мысль.

“С помощью космических аппаратов мы смогли отыскать гигантский океан, скрытый под толстой коркой льда. Его глубина может достигать 200-500 км. Наши наблюдения показали, что благодаря большому количеству солей вода там не превращается в лед, а может оставаться в жидком состоянии. В результате получается такая картина: слои льда чередуются со слоями жидкой воды, которая иногда опускается на дно и вступает в контакт со скальными породами. Мы считаем, все это создает необходимые условия для зарождения жизни”, — объясняет астроном NASA Сет Шостак.

Любопытно, что Ганимед имеет кислородную атмосферу, в которую входит O, O2, возможно, O3 и даже атомарный водород.

Луны Сатурна

Орбита Сатурна, как и Юпитера, изобилует спутниками. По последним подсчетам ученых, эта планета располагает системой из более чем 60-ти спутников, и все они совершенно разных размеров.

Титан

Крупнейшая луна Сатурна — Титан — имеет диаметр 5150 км. Специалисты изучают этот спутник уже не один десяток лет. Множество проведенных исследований показало, что у Титана есть атмосфера, насыщенная азотом.

Плотная дымка, окутывающая планету, всегда затрудняла наблюдения за Титаном и в течение очень долгого времени мы вообще не знали, как выглядит его поверхность.

Фотографии, переданные орбитальным телескопом Хаббл, а также снимки, полученные космической миссией “Кассини”, наконец позволили астрономам проникнуть сквозь плотные слои атмосферы Титана и увидеть поверхность этой луны во всей ее красе.

Мы узнали, что Титан — одно из немногих тел в Солнечной системе (кроме Земли), где есть жидкость. Правда, это не вода в том смысле, в котором мы привыкли ее видеть, а этано-метановые озера и реки.

Энцелад

Энцелад является шестой по величине луной Сатурна и не менее интересной для изучения, чем Титан. С помощью космического аппарата “Кассини” ученые нашли в недрах Энцелада источники энергии наподобие тех, что поддерживают жизнь в океанах Земли. В частности, были открыты более ста гейзеров, которые ежесекундно “выбрасывают” в космос более 200 кг. воды и летучих веществ.

Мимас

Мимас практически полностью состоит изо льда и имеет диаметр 396 км, что делает его двадцатым по величине спутником в Солнечной системе.

Вместе с другими лунами Мимас гравитационно воздействует на кольца Сатурна, в результате чего в них появляются промежутки (известная щель Кассини), а также различные изгибы.

На поверхности спутника существует кратер, названный в честь первооткрывателя Мимаса — астронома Уильяма Гершеля. Этот кратер делает Мимас похожим на Звезду Смерти из киносаги «Звездные воины».

Кратер простирается почти на 140 километров в ширину, что составляет ⅓ диаметра спутника. В самом углублении ученым удалось запечатлеть тени, благодаря которым специалисты смогли определить размер его возвышающихся стен (5 км) и размер его центрального пика. Пик Гершеля приблизительно такой же высоты, как и высочайшая вершина Земли — гора Джомолунгма (8,8 км).

Пан

Пан — один из самых маленьких спутников Сатурна, его диаметр составляет всего 14 км. Пан является спутником-пастухом. Он движется между кольцами планеты и, воздействуя своей гравитацией, очищает окрестности своей орбиты от частиц кольца.

В 2017 году были получены снимки этой луны. Оказалось, что по своей форме она напоминает пельмень. У ученых есть две версии, объясняющих причину такой формы: из-за радиоактивных элементов или из-за оседания материалов колец на поверхность Пана.

Луны Урана

У Урана есть 27 спутников, о которых известно астрономам. Все спутники совершенно разной величины: есть как очень маленькие луны, так и большие, среди которых Титания, Оберон, Умбриэль, Ариэль и Миранда. Размеры крупных спутников варьируются от 472 км в диаметре (Миранда) и до 1578 км (Титания).

Ариэль является самым светлым из этих космических тел, а Умбриэль обладает самой темной поверхностью (отражает всего 16% падающего света).

Большинство спутников Урана состоит из примерно одинакового количества камня и льда, за исключением Миранды, у которой лед составляет более 60% поверхности. Однако речь идет не о водяном льде, а об образовании, включающем в себя аммиак и двуокись углерода. Этот спутник обладает уникальным и самым удивительным рельефом среди космических тел. На нем есть холмистые равнины, пересеченные сетью разломов, каньоны, глубиной до 20 км, хребты, долины, кратеры, скалы и террасы. Поверхность спутника — поразительная мозаика из самых разнообразных зон. Ученые пока не могут объяснить, какие процессы привели к формированию подобного рельефа. Одно из предположений состоит в том, что поверхность Миранды была разбита в результате столкновения луны с большим объектом.

Многие ученые считают, что практически все луны Урана образовались из аккреционного диска газа и пыли, который либо существовал вокруг планеты в течение какого-то времени после ее формирования, либо появился при столкновении Урана с неизвестным космическим телом.

Луны Нептуна

Все 14 спутников Нептуна названы в честь древнегреческих и римских морских божеств. Основываясь на радиусе орбиты и близости к Нептуну, ученые разделяют их на две основные группы: регулярные и нерегулярные луны.

Регулярные спутники передвигаются в прямом направлении и имеют меньшие и более округлые орбиты, лежащие почти в плоскости экватора родительской планеты. К таким спутникам относятся Наяд, Таласса, Деспина, Галатея, Лариса, Протей и S/2004 N1 (единственная луна Нептуна, не имеющая собственного имени). Нерегулярные — имеют широкие, хаотически ориентированные орбиты. Среди них Тритон, Нереида, Галимеда, Сао, Лаомедея, Псамафа, Несо.

Тритон — самый большой спутник Нептуна. Кроме того, это единственный спутник в Солнечной системе, который вращается в направлении, противоположном вращению своей планеты.

На Тритоне имеется множество вулканов, но выбрасывают они не лаву, а воду и аммиак, которые практически сразу замерзают на поверхности, так как температура на этой нептунианской луны очень низкая.

К большому сожалению, сегодня ученым мало что известно о спутниках Урана и Нептуна, поскольку никакой космический аппарат не приближался к ним со времен “Вояджера-2”, посетившего эти два небесных тела в 1986 и 1989 годах.

Плутон и пояс Койпера

В июле 2015 года крошечный космический аппарат New Horizons максимально сблизился с Плутоном и впервые показал нам холодный мир карликовой планеты на краю Солнечной системы, а также дал много ценной информации о ее спутниках.

Всего у Плутона насчитывается пять лун (четыре из них были открыты лишь в последние десятилетия): Харон, Гидра, Никта, Стикс и Кербер — все они получили имена древнегреческих и римских мифологических персонажей и объектов из мира бога подземного царства.

Гидра, Никта, Стикс и Кербер перемещаются по круговому орбитальному пути вокруг “двойной планеты”, включающей в себя Плутон и его самый большой спутник Харон. Дело в том, что эта парочка лишь немного отличается в размерах (нигде больше в Солнечной системе не встречается такого, чтобы планета была всего лишь вдвое больше своего спутника: диаметр Плутона 2320 км, а Харона — 1270 км), и многие ученые называют Плутон двойной планетой.

Более того, Харон постоянно обращен к Плутону одной стороной, как и Луна к Земле. Но идеальность этой синхронно движущейся пары заключается в том, что и карликовая планета всегда повернута к Харону одним и тем же полушарием. Другими словами, период вращения обоих тел вокруг своих осей и орбитальный период Харона совпадают и равны 6,4 суток.

Еще один любопытный факт: Стикс, Никта и Гидра связаны между собой резонансом. Это гравитационная точка, в которой орбиты разных небесных тел кратны двум целым числам. Резонансная связь между этими тремя лунами делает их орбиты более постоянными и предсказуемыми, что не дает им врезаться друг в друга.

Кроме того, у Никты и Гидры вращение не синхронное, а хаотичное. Это значит, что они не всегда повернуты одной и той же стороной к Плутону-Харону, и что спрогнозировать их вращательное движение очень сложно.

“Если бы вы жили на одной из двух лун Плутона, вам трудно было бы определить, когда и откуда каждый новый день будет вставать Солнце”, — объясняет Марк Шоуолтер из института поиска внеземных цивилизаций SETI.

В Солнечной системе есть еще, как минимум, три карликовые планеты, помимо Плутона, у которых есть один или пара спутников. Это Эрида, Макемаке, и Хаумеа. Все они находятся далеко за пределами Нептуна, в поясе Койпера. У Хаумеа насчитывается две луны — Хиика и Намака. У Эриды одна — Дисномия. Наконец, в 2016 году астрономы подтвердили, что и у Макемаке есть спутник, на данный момент его обозначают как S / 2015 (136472).

Читайте нас в соцсетях: Twitter, Facebook, Telegram

Смотрите нас на youtube. Следите за всем новым и интересным из мира науки на нашей страничке в Google Новости, читайте в Яндекс Дзен наши материалы, не опубликованные на сайте