Когда-то далекий Нептун считали скучной и однообразной планетой, но данные, переданные «Вояджером-2», ко­ренным образом изменили это представле­ние ученых. Никто из них теперь не может игнорировать эту красивую таинственную голубую планету, где дуют ураганные вет­ры и в массовом количестве образуются алмазы.

Когда название оказалось удачным

Столетиями планеты-гиганты - Юпитер с его знаменитым Большим Красным  Пятном и Сатурн с впечатляю­щим набором колец - считались наиболее эффектными из планет Солнечной системы, в то время как самые дальние от нас Уран, Нептун и Плутон, по представ­лениям ученых, были серыми и однообразными, не заслуживаю­щими особого внимания косми­ческими телами. Все изменилось, когда в 1989 году «Вояджер-2» после успешной миссии к Юпитеру и Сатурну продолжил полет и передал на Землю снимки Нептуна, которые позволили ученым уви­деть эту планету в совершенно новом свете.

Нептун является восьмой и самой дальней пла­нетой Солнечной системы. Он отдален от Солнца на 4,5 миллиарда километров, на прохождение своей орбиты Нептун затрачивает 165 лет. А вот во­круг своей оси планета вращается гораздо быстрее и успевает сделать полный оборот всего за 16 часов и 6,5 минуты. По массе Нептун в 17 раз превышает нашу планету, а его экваториальный диаметр в 3,9 раза больше земного.

Это единственная планета, которая была откры­та благодаря математическим расчётам (их сдела­ли астрономы- француз У. Леверье и англичанин Дж. Адаме), а не астрономическим наблюдениям. Необычные изменения в орбите Урана вызвали предположение о существовании неизвестной пла­неты, чье гравитационное влияние их вызывало. В 1846 году в пределах предсказанного положения Нептун обнаружил немецкий астроном И. Галле. Через 17 дней после этого открытия был зафикси­рован и его спутник Тритон (диаметр 3200 км), а вот остальные 12 спутников Нептуна обнаружили только в XX веке.

До настоящего времени вблизи от Нептуна пролетел только «Вояджер-2», именно он по- настоящему открыл для ученых эту планету.

Нептун оказался прекрасным голубым гигантским шаром с завихрениями белых облаков. Поразительно, что данное планете название бога моря из римской мифологии оказалось для нее очень удачным, ведь из-за своего цвета Нептун ка­жется покрытым одним огром­ным всепланетным океаном.

Однако на самом деле никакого океана нет, Нептун выглядит бриллиантово-голубым из-за метана, который в верхних слоях его атмосферы поглощает красную составляющую спектра, создавая эффект голубизны. Правда, по мнению ученых, такую яркую синеву планете до­бавляет еще какая-то неизвестная составляющая атмосферы. По научным данным, Нептун состоит из каменно-ледяного ядра, далее следует мантия из воды, аммиака и метанового льда, потом - ат­мосфера из водорода, гелия и метана, завершается все верхней атмосферой и облаками. Как таковой поверхности у планеты нет, за нее условно принят уровень атмосферы с величиной давления в 1 бар (l бар = 750 мм ртутного столба). Именно от этой условно выбранной поверхности рассчитываются все размеры газового гиганта.

После открытия пояса Койпера - зоны, где на­ходятся тысячи крупных астероидов и миллиарды мелких космических тел, ученые пересмотрели роль Нептуна в становлении Солнечной системы. Предполагают, что он не только влияет на орбиты небольших тел в поясе Койпера, но и оказывает определенное воздействие на позицию газовых планет-гигантов.

Существует гипотеза, что вода на нашу планету попала из космоса, когда на Землю падали много­численные ледя­ные тела, именно такие, которые в изобилии находят­ся в поясе Койпера и более отдален­ном облаке Оорта. При формирова­нии Солнечной системы именно изменение орбиты Нептуна могло направить часть ледяных тел в сторону Земли, так что, вполне возможно, далекая голубая планета причастна не толь­ко к появлению океанов на нашей планете, но и даже к возникновению жизни.

Планета бурь

Когда «Вояджер-2» пролетел около Нептуна в 1989 году, он передал изображение гигантского завихрения - самой настоящей бури, оно полу­чило название Большого темного пятна. Никто из ученых не ожидал обнаружить на Нептуне бурю

таких масштабов. В отличие от Большого красного пятна на Юпитере Большое темное пятно ока­залось непостоян­ным: когда телескоп им. Хаббла в 1994 году передал изображение Нептуна, пятно уже исчезло.

Изменчивая погода не удивительна на Земле, ведь Солнце нагревает поверх­ность нашей планеты, а поднимающиеся вверх водные пары и теплый воздух создают облака и ветер. Однако на даль­ней окраине Солнечной системы получаемая Нептуном энергия нашего светила минимальна, это соответствующим образом должно влиять  на атмосферную актив­ность, по-видимому, именно так и происходит на Уране, который вы­глядит как бильярдный шар, парящий в космосе: ни облаков, ни бурь. Подобный внешний вид ученые ожидали и у Нептуна, но, как выяснилось, они заблуждались. Бури на этой планете, когда скорости ветра могут достигать 2100 км/ч, оказа­лись большой неожиданностью для ученых. Дан­ное обстоятельство, по словам планетолога Хейди Хаммел из Колорадо, «шло против всех моделей, которые ожидались».

Если от солнца поступает недостаточно энергии, то откуда она берется? Пока ученые только пыта­ются найти ответ на этот вопрос. Планетологи мо­гут рассчитать баланс излучения планеты - сумму энергии, которая она излучает, по сравнению с получаемым количеством солнечной энергии. Это отношение для Нептуна интригует ученых. «Мы получили сильное тепло, идущее из внутренних об­ластей планеты, и очень незначительное поступление тепловой энергии от внешнего источника», - гово­рит Хаммел.

Если температура в верхних слоях атмосферы Нептуна близка к -220 °С, то в центре планеты по различным оценкам она составляет от 5400 °К до 7000-7100 °С. Откуда берется тепловая энергия? Ученые предлагают ряд возможных объяснений, одно из которых - радиогенный нагрев ядра пла­неты.

«Океан» алмазной пыли

Из спутников Нептуна наибольший интерес представляет Тритон. По предположениям ученых, он когда-то был вполне самостоятельной неболь­шой планетой, но оказался захваченным Непту­ном. Сначала Тритон путешествовал вокруг Непту­на по эллиптической орбите, но гравитационное взаимодействие подтолкнуло спутник на круговую орбиту, и тепло, генерированное этим изменением, стало причиной разогревания его недр.

«Последствием этого был период интенсивной геологической активности, проявления которой закончились совсем недавно», - считает Билл Макиннон, планетолог из Вашингтонского университета. Ледяная поверхность Тритона, под которой скрывается водный океан, насыщенный аммиаком и метаном, имеет прекрасный нежно- розовый цвет. Когда слабые лучи солнца испаряют замерзший азот под его поверхностью, гигантские газовые гейзеры поднимаются на километры в вы­соту. Такой поразительный ландшафт ученые еще не встречали нигде в Солнечной системе. Плане­тологи очень заинтересованы в получении новых данных об атмосфере и геологии этого необычного космического тела.

Удивительным для ученых оказалось и наличие шести тонких колец у Нептуна, причем одно из них оказалось разорванным, состоящим из отдельных «арок» или «дужек». Это кольцо — еще одна из за­гадок планеты. Ученые до сих пор не могут понять, почему составляющий кольцо материал не рас­пределится равномерно по всей его длине. Пред­полагается, что кольца могут состоять из ледяных частиц, покрытых силикатами, или материалом, основанным на углероде.

После получения данных от «Вояджера-2» груп­па ученых из Калифорнийского университета дли­тельное время работала над гипотезами, которые могли бы прояснить происходящие в атмосфере планеты процессы и выяснить источник необыч­ной внутренней энергии Нептуна. Робин Бенедетти, аспирант-физик, поместил некоторое количе­ство метана в камеру под давлением и использовал лазерный луч, чтобы создать «давление и темпера­турные условия, которые могут существовать прибли­зительно на трети пути к центру планеты».

Метан состоит из четырех атомов водорода, которые окружают атом углерода. Бенедетти обна­ружил, что под экстремальным давлением связи, удерживающие водородные атомы, исчезают, и атомы углерода начинают связываться друг с дру­гом и образуют... алмазную пыль. Согласно одной из гипотез, на планете есть целый «океан алмазной пыли».

Если условия, воспроизведенные Бенедетти, существуют на Нептуне, то, возможно, алмазы, образующиеся на глубине в 7000 км, настоящим дождем постоянно летят сквозь его атмосферу пря­мо к твердому ядру планеты, выделяя от трения в результате постоянных столкновений энергию. «Это может быть довольно значительное количество энергии», - считает Бенедетти. Хотя бы отчасти это может объяснить, почему Нептун излучает в 2,6 раза больше тепла, чем он получает от солнца.

Тайны Нептуна теперь не дают покоя плането­логам и астрономам, мечтающим получить новую информацию об этой загадочной планете. Однако вся беда в том, что эта планета слишком далека от нас. «Вояджер-2» затратил около 12 лет, чтобы достичь Нептуна, хотя он получил на этом пути определенное преимущество из-за довольно редко­го расположения внешних планет, которое создало для зонда нечто вроде гравитационной «суперав­тострады» — случай, который не повторится в бли­жайшие 200 лет. Отправленный сегодня подобный корабль не достиг бы Нептуна до 2030 года. «Никто не заинтересован в таком медленном процессе и по­лучении данных, когда те, кто послал зонд, состарятся или умрут», - говорит Джон Брофи, сотрудник НАСА.

Да, это так, тем более такой полет обойдется в миллиарды долларов. Поэтому ученые ищут дру­гие пути более быстрого получения информации о далекой планете. Фантастическим, но вполне ре­альным проектом является использование для по­лета к Нептуну солнечного паруса толщиной менее человеческого волоса. Подгоняемый солнечным ветром такой космический «парусник» сможет до­лететь до Нептуна всего за три года.

Ученые ждут не дождутся новой информации о таинственном Нептуне, однако ждать им, видимо, придется еще долго. В Солнечной системе есть го­раздо более привлекательные и доступные и менее дорогостоящие объекты (например, Марс), кото­рые будут исследоваться в первую очереди.

 Андрей Волков