Много ли воды на Юпитере?

В 1995 году автоматическая межпланетная станция Galileo первой из земных аппаратов вошла в юпитерианскую атмосферу. Прожила она там недолго, но всё же успела принести… странные результаты: Galileo обнаружил в здешней атмосфере очень мало воды.

Чтобы не пришлось в итоге отказываться от существующей модели формирования Солнечной системы, в прошлом году НАСА запустило к газовому гиганту аппарат Juno.

Нынче Juno находится в 540 млн километров от Земли (или, если вам так роднее, почти в 30 световых минутах). Однако в 2013 году ему придётся вернуться в окрестности Земли, чтобы совершить гравитационный маневр и разогнаться до более высоких скоростей.

Наконец, в 2016 году аппарат совершит нырок в атмосферу самой большой планеты нашей Солнечной, чтобы сгореть там, но предварительно найти следы значительного содержания воды. Почему это так важно? Как недавно выяснилось, не только Земля, но даже Марс и скалистые планеты вообще весьма богаты водой. Однако теория образования планет подразумевает, что в составе газовых гигантов воды должно быть значительно больше: под действием солнечного излучения она должна была изгоняться из протопланетного облака тем сильнее, чем ближе находилась к светилу. Считается, что Юпитер первоначально сформировался даже дальше от Солнца, чем располагается сейчас, — а значит, воды в нём должно быть очень много и следы её в атмосфере попросту неизбежны.

То, что данные Galileo этого не подтверждают, — безусловная загадка.

«Мы посылаем Juno туда, чтобы попытаться понять и объяснить происхождение и эволюцию Юпитера... выяснить, сколько же воды там имеется, на что это похоже изнутри, на что похожа атмосфера», — подчеркнул Фрэн Багенэл из Колорадского университета на последней встрече Американского астрономического общества в Анкоридже (США).

Учёный предположил, что Galileo, проработавший в атмосфере Юпитера примерно час и опустившийся при этом на глубину 130 км, не нашёл ожидавшегося слоя из облаков водяного пара как раз потому, что перестал функционировать при давлении в 23 атм и температуре всего в 150 ˚С, находясь между белой полосой и коричневым пятном (и то и другое явления широко представлены в атмосфере Юпитера). Считается, что это граница между восходящими (белые полосы) и нисходящими (коричневые пятна) потоками, где концентрация воды может быть не выше, чем на Земле в районе Эр-Рияда во время песчаной бури.

Надо сказать, что современное понимание атмосферы Юпитера вообще довольно относительно; ошибки возможны даже в оценке реальной фактуры атмосферных полос и пятен. В конце концов, все неясности, касающиеся атмосферы газового гиганта, — из-за отсутствия непосредственных исследований. Например, в отличие от Земли, на Юпитере нет мезосферы и соответствующей ей мезопаузы, причины чего неясны. Опять же наблюдаемая температура термосферы — 800–1 000 К (до 730 ˚С!), и на сегодня этот фактический материал не получил никакого объяснения в рамках современных моделей, утверждающих, что температура никак не может превысить 400 К, поскольку энергии для большего просто неоткуда взяться.

Согласно Galileo, верхний уровень непрозрачных облаков (стратосфера), пробитый аппаратом вначале, характеризовался давлением в 1 атм и температурой −107 ˚C, а на глубине 146 км были уже 22–23 атм и +153 ˚C. Более того, вдоль экватора обнаружились значительно более тёплые пятна, природа которых не вполне понятна.

Напомним, что ещё Карл Саган высказал предположение о наличии в атмосфере Юпитера химической эволюции и даже жизни. Если вода будет всё же обнаружена в слоях с метаном, аммиаком и даже некоторым количеством углеводородов вроде этана, ацетилена и диацетилена, то исключать существование жизни будет и впрямь сложно. В связи с этим многочисленные красные вариации цвета Юпитера (по Сагану) могут объясняться наличием соединений фосфора, серы, углерода и, возможно, органики, возникающей благодаря сверхмощным (тысячекратно сильнее земных) молниям в атмосфере. Если же Juno не найдёт воду, то вероятность такого рода явления, как жизнь на Юпитере, бесспорно, следует оценивать значительно ниже.

К счастью, новый зонд подготовлен лучше предыдущего. Специально для поиска воды есть микроволновый радиометр, который предназначен для обнаружения микроволнового излучения, испускаемого водой при нагреве. То есть КА просто обязан обнаружить воду даже в нижних, более горячих слоях атмосферы — если, конечно, она там есть. Среди прочего данные о воде в атмосфере Юпитера дадут нам косвенные сведения о количестве кислорода, который может находиться в ней…