7 декабря 1995 года, в 22 часа 04 минуты UTC, небольшой металлический конус весом 339 килограммов врезался в атмосферу Юпитера со скоростью 47,8 километра в секунду - примерно в 140 раз быстрее пули. Никто не знал наверняка, выживет ли он хотя бы на секунду. Зонд выжил на 58 минут - и за это время передал данные, которые перевернули представления учёных о крупнейшей планете Солнечной системы.
Это был первый и до сих пор единственный объект, который люди когда-либо отправляли внутрь атмосферы Юпитера.
Шесть лет в пути - и пять месяцев в одиночестве
История зонда начинается раньше, чем кажется. Основной аппарат «Галилео» стартовал с борта шаттла Atlantis 18 октября 1989 года - за шесть лет до события. Прямого маршрута к Юпитеру у него не было: аппарат совершил гравитационные манёвры у Венеры и дважды у Земли, чтобы набрать нужную скорость.
- 13 июля 1995 года, когда до Юпитера оставалось ещё около 80 миллионов километров, зонд отделили от основного аппарата и отправили в самостоятельный полёт. Пять месяцев он летел без двигателей, без команд с Земли, без возможности что-либо скорректировать. Просто падал в сторону планеты.
На борту было шесть научных приборов: измерители температуры, давления и плотности, анализатор химического состава атмосферы, нефелометр для изучения облаков, радиометр для измерения потоков энергии и детектор молний. Каждый прибор прошёл проверку задолго до отделения - потому что после него поправить уже ничего нельзя.
Две минуты ада
Первые две минуты после входа в атмосферу зонд пережил нагрузки, для которых почти нет земных аналогий.
Торможение составило 228 G - то есть 228-кратное ускорение свободного падения на Земле. Для сравнения: пилот истребителя теряет сознание уже при 9 G. Передняя кромка теплового экрана разогрелась до 16 000 градусов Цельсия - это горячее поверхности Солнца. Примерно половина массы теплозащитного экрана испарилась за эти минуты.
- Зонд не имел тормозных двигателей. Он замедлялся только за счёт сопротивления атмосферы - той самой, которую прилетел изучать. За две минуты скорость упала с 47,8 км/с до дозвуковой. Только после этого раскрылся парашют - и начались реальные измерения.
Данные шли не на Землю напрямую: расстояние было слишком велико, а мощность передатчика зонда слишком мала. Сигнал принимал основной орбитальный аппарат «Галилео», висевший на высоте более 210 000 километров над местом погружения. Он хранил данные на борту и потом передавал их на Землю.
Пять открытий, которые не ожидали
Пока зонд спускался под парашютом через 156 километров атмосферы, шесть приборов работали непрерывно. То, что они зафиксировали, совпало с предсказаниями учёных в одном и разошлось почти во всём остальном.
Ветра сильнее, чем думали. До миссии учёные ожидали максимальных порывов около 350 км/ч. Зонд измерил скорость ветра порядка 610 км/ч - и, что важнее, она оставалась почти постоянной на всех глубинах. На Земле ветры ослабевают с высотой, потому что их движет солнечный свет - а он не проникает вглубь атмосферы. Ровные ветра Юпитера на всех уровнях указали на другой источник: тепло, излучаемое из глубины планеты. Юпитер отдаёт в космос больше энергии, чем получает от Солнца - и именно это, как выяснилось, гонит его знаменитые штормы.
Воды оказалось меньше ожидаемого. Теоретики предсказывали, что Юпитер содержит воду в концентрации вдвое выше, чем в составе Солнца. Зонд нашёл воды меньше, чем в самом Солнце. Это был неприятный сюрприз, потому что от количества воды зависят теории о том, как вообще формировались планеты-гиганты.
Молнии есть, но их меньше и они мощнее. На единицу площади молний на Юпитере в 10 раз меньше, чем на Земле. Зато каждый разряд примерно в 10 раз мощнее земного. Аппарат зафиксировал несколько таких разрядов и передал их параметры.
Гелия вдвое меньше, чем предсказывали. Это неожиданно: Юпитер, как и Солнце, состоит преимущественно из водорода и гелия. Но содержание гелия оказалось вдвое ниже расчётного - что потребовало пересмотра моделей внутреннего строения планеты.
Трёхслойных облаков нет. Стандартная теория предсказывала три отдельных облачных слоя на разных высотах: аммиачный, аммония гидросульфидный и водяной. Зонд зафиксировал только один значительный слой. Многослойной структуры не было.
Пустыня, которую приняли за Юпитер
Когда учёные получили все данные, их ждал ещё один сюрприз - на этот раз методологический.
Зонд вошёл в атмосферу в точке с координатами примерно 6,5° северной широты. Уже после анализа выяснилось, что он случайно попал в так называемое «горячее пятно» (hot spot) - прозрачное «окно» в облачном покрове Юпитера, где нет обычных облаков и значительно меньше воды. Образно говоря, зонд приземлился в пустыне - и сделал выводы о «сухости» всей планеты.
- Миссия Juno применила метафору: это как если бы инопланетный зонд впервые прилетел на Землю и случайно попал в Сахару. На основе измерений он бы сделал вывод, что на Земле почти нет воды.
Загадка с водой оставалась нерешённой 25 лет. Только в 2020 году аппарат «Юно» (Juno) нашёл объяснение: вся полоса к северу от экватора Юпитера обеднена водой из-за особых атмосферных образований - так называемых «грибных шаров» (mushballs), смеси аммиака и воды, которые падают вглубь и выносят влагу из верхних слоёв. Зонд «Галилео» попал не в уникальную пустыню - он попал в место, типичное для целой зоны. Просто наука того времени ещё не знала об этой зоне.
Конец передачи
В 23:01 UTC, спустя 57 минут и 36 секунд после входа в атмосферу, передача прекратилась. Давление к тому моменту достигло примерно 22-23 атмосферы (в 22-23 раза больше атмосферного давления на Земле на уровне моря), температура - около 152°C. Скорее всего, сначала перегрелся и отказал передатчик.
- Зонд продолжал падать ещё несколько часов. Расчёты показывают, что к 3:00 утра EST 8 декабря он был полностью испарён жаром глубоких слоёв планеты.
Всего было передано около 3,5 мегабита данных - примерно столько же, сколько весит один небольшой файл фотографии сегодня. Но именно эти данные стали первыми и единственными прямыми измерениями изнутри атмосферы Юпитера. До сих пор никакой другой аппарат туда не входил.
Основной аппарат «Галилео» продолжал работать ещё восемь лет - до 21 сентября 2003 года, когда его намеренно направили в атмосферу Юпитера, чтобы предотвратить случайное столкновение с Европой: учёные опасались занести на эту луну земные микробы и тем самым помешать будущим поискам жизни.
А Вы знали, что загадка с водой на Юпитере, возникшая в 1995 году, была решена лишь в 2020-м - и ответ оказался совсем не там, где искали?
Пишите в комментариях! Ставьте 👍🏼, подписывайтесь и переходите в премиум!