Публику трудно удивить. Ну, подумаешь, кратеры, ну, подумаешь, каньоны. Марс — это красиво, Сатурн — величественно. Но есть во всей Солнечной системе место, от одного рассказа о котором у меня самого до сих пор перехватывает дух. Это Ио, спутник Юпитера. Мир, где сама земля (вернее, то, что ее заменяет) горит, дышит и корчится в агонии гравитации.
Случайность, перевернувшая планетологию
Долгое время Ио оставался просто одним из четырёх Галилеевых спутников. Были, конечно, смелые гипотезы. Еще великий Жозеф Луи Лагранж, французский математик, допускал мысль о вулканах на других небесных телах. Но до поры это оставалось игрой ума. Серьезные ученые считали, что Луна и ее «братья» — мертвые, изъеденные метеоритами пустыни.
В 1979 году в лаборатории оптической навигации НАСА работала женщина по имени Линда Морабито. Ее задача была далека от сенсаций: по снимкам с «Вояджера-1» она должна была с ювелирной точностью рассчитать положение спутника Ио относительно звезд. Для четкости лимба (края диска) фотографию сделали с передержкой. Линда строила математическую кривую, чтобы найти центр Ио, и вдруг увидела то, чего там быть не могло.
Из-за края спутника, врезаясь в черноту космоса, поднималось нечто грибообразное, чудовищное. Высота «гриба» составляла под 300 километров.
Собранные впопыхах планетологи и специалисты по обработке изображений смотрели на снимок и не верили своим глазам. Горы? Невозможно. Артефакт съемки? Исключено. Это был столб пепла и газа. Вулканическое извержение. Да не просто вялое «явление, похожее на...», а яростный, мощный выброс, словно сама природа решила устроить салют в честь прилета земного зонда.
Это был момент второго рождения космической вулканологии.
Мир, где нет покоя
То, что открылось на снимках дальше, превзошло все ожидания. «Вояджер-1» насчитал еще как минимум три действующих вулкана. «Вояджер-2», подлетевший через несколько месяцев, обнаружил, что картина переменилась: один гигантский столб (тот самый, открытый Линдой) исчез, зато другие стали бить с новой силой. Поверхность Ио жила своей жизнью.
Сегодня мы знаем, что это самое геологически активное тело в Солнечной системе. На Ио больше 400 действующих вулканов. Для сравнения: на Земле мы с трудом насчитываем пару десятков активно извергающихся в любой данный момент. Но почему? Откуда у маленькой луны (Ио всего на 200 км больше нашей Луны) такая адская энергия?
Источник этого огня — не внутри, а снаружи. Это Юпитер.
Гравитационный плен
Ио обращается вокруг Юпитера по слегка вытянутой орбите. Но главное — он находится в гравитационном резонансе с двумя другими крупными спутниками: Европой и Ганимедом. Пока Ганимед делает один оборот, Европа делает два, а Ио — целых четыре! Этот танец, рассчитанный еще Лапласом, не дает орбите Ио стать идеально круговой.
Юпитер — это гравитационный монстр. Его притяжение создает на Ио приливные горбы высотой в километры. Представьте себе, что вас постоянно выкручивают, как мокрую тряпку. Из-за резонанса Ио не может «успокоиться» и уйти на круговую орбиту. Его кора и недра постоянно пульсируют, трутся друг о друга. Энергия этого трения такова, что она расплавляет камень в недрах. По оценкам, приливный разогрев Ио выделяет энергию, которая на два порядка превышает суммарное энергопотребление всего человечества.
Ландшафты преисподней
Что же мы видим на поверхности? Это не просто безжизненная серая пыль. Ио — художник, и его главный пигмент — сера.
В зависимости от температуры и химического окружения сера принимает самые разные цвета: желтый, красный, оранжевый, черный, даже зеленый и белый. Поэтому поверхность Ио чем-то напоминает палитру художника. Пятна и потоки здесь простираются на сотни километров.
Одни из самых впечатляющих образований — патеры. Это не просто кратеры, а огромные котловины, заполненные расплавленной лавой, покрытой тонкой застывшей коркой. Самая известная — патера Локи, настоящий подземный котел диаметром 250 километров. Иногда корка дает трещину, и лава заливает поверхность, как приливная волна.
Есть там и горы, причем выше земного Эвереста. Южная Боосавла поднимается на 17,5 километров вверх. Это не вулканы в привычном смысле, а глыбы коры, выдавленные вверх колоссальным давлением из-за того самого глобального сжатия.
Серное шампанское и снег наоборот
Атмосфера Ио — ничтожно мала по давлению, но очень активна. Состоит она в основном из диоксида серы (SO₂).
Вулканы выбрасывают газы и пепел со скоростью до 1000 м/с — представьте, на Земле при извержении Этны частицы летят в 20 раз медленнее. Вырвавшись из жерла, газы мгновенно расширяются, как только что открытая бутылка шампанского, только вместо пузырьков — сера.
На высоте в сотни километров этот газ замерзает. Образуется мельчайшая снежная крупа, но не из воды, а из той же серы и ее диоксида. Этот «снег» падает обратно на поверхность, укрывая раскаленные лавовые поля пушистым одеялом.
Ученые выяснили, что этот «снег» не просто декорация. Он играет роль своеобразной пробки. Под поверхностью, на глубине нескольких километров, из-за давления скапливаются жидкая сера и газ. Когда давление становится критическим, они прорывают снежно-серную толщу, и происходит мощнейший выброс — космический гейзер.
Глобальный океан и новые загадки
Долгое время мы могли лишь гадать, что творится под корой Ио. Данные зонда «Галилео» в 90-х намекали на наличие жидкого слоя на глубине около 50 км. Но лишь недавно, благодаря инфракрасному спектрометру JIRAM на борту аппарата «Юнона», мы получили полную картину.
Оказалось, что вулканы распределены по поверхности неравномерно: экваториальные бьют ключом, полярные — чуть спокойнее. Моделирование показало, что такое распределение тепла возможно только в одном случае: под корой Ио плещется глобальный океан магмы. Это не просто отдельные очаги, а сплошной расплавленный слой, который то ли подпитывает, то ли гасит вулканы в зависимости от широты.
Так Ио, который мы привыкли считать просто «странной луной», оказался ключом к пониманию процессов, происходящих в ранней Солнечной системе, когда планеты были еще расплавленными. Он — живая модель того, как гравитация может выжимать огонь из камня.
И когда я смотрю в телескоп на эту оранжевую точку возле Юпитера, я всегда думаю: где-то там сейчас взлетает на полтысячи километров очередной фонтан серы, где-то трескается кора над лавовым озером, а где-то выпадает серный снег на склоны гор. Ио – удивительный спутник!