Из Цереры валит пар

Словно в подтверждение недавней работы, показавшей возможность образования воды в любой точке Солнечной системы, на карликовой Церере, что в Главном поясе астероидов, замечены фонтаны пара, с которыми планета теряет по 6 килограммов воды в секунду.

Церера — крупнейший объект пояса астероидов, на который приходится треть его массы; в среднем планета удалена от нас на 263 млн км; её диаметр примерно равен 950 км. Поверхность этого карлика давно считают смесью водного льда, различных карбонатов и глины, а внутренности — комбинацией каменного ядра и ледяной мантии толщиной в 100 км. По расчётам, пресной воды там 200 миллионов кубических километров, то есть больше, чем на Земле. Раздавались голоса и о том, что в её недрах, согреваемых внутренним теплом, могут быть океаны жидкой воды.

Церера (на переднем плане), удалённая от Солнца на 2,8 а. е., расположена между орбитами Марса (слева) и отсутствующего на изображении Юпитера (сзади). (Здесь и ниже иллюстрации ESA.)

Но лишь теперь наблюдения космического телескопа «Гершель» начинают подводить под эти теоретические построения достоверную наблюдательную базу. Дело в том, что периодически по тем или иным причинам поверхность Цереры нагревается — и солнечным излучением и, возможно, внутренними процессами. Тогда лёд на ней плавится, а поскольку заметного атмосферного давления на планете нет, он сразу начинает испаряться и, минуя жидкую фазу, «утекает» в космос (благо тамошняя гравитация в 30 раз слабее земной).

«Впервые в истории наблюдений нам удалось зарегистрировать на Церере (да и на любом другом объекте пояса астероидов) водяной пар, и это доказательство того, что, во-первых, поверхность этой карликовой планеты состоит изо льда, а во-вторых, тут есть атмосфера», — говорит Михаэль Кюпперс (Michael Küppers) из Европейской южной обсерватории (Испания), ведущий автор работы. Откуда там атмосфера? Да, это хороший вопрос, ведь средняя температура на Церере не превышает −106 °C и даже в перигелии не поднимается выше −33 °C, то есть там вряд ли так уж много водяного пара. По расчётам, зарегистрированные извержения выдают лишь 6 кг водяного пара в секунду, но...

А дело вот в чём. Если карликовая планета покрыта водным льдом, то под действием солнечного ультрафиолета часть молекул извергаемого водяного пара или даже самого льда будет распадаться на кислород и водород. И если последний очень быстро покинет поверхность тела за счёт малой массы, то кислород может до некоторой степени подзадержаться. Хотя, разумеется, плотность такой атмосферы крайне мала даже в сравнении с марсианской.

Поскольку «Гершель» и другие телескопы регистрировали водяной пар не всегда, а только в моменты, когда Церера была в перигелии (близко к Солнцу), ясно, что этот процесс носит периодический характер. Более того, ряд данных — включая варьирование следов пара в ходе тамошних девятичасовых суток — указывает на то, что вода испаряется только в двух точках — паре тёмных пятен на поверхности Цереры, найденных «Хабблом». В принципе, это логично: тёмные участки поверхности должны лучше поглощать солнечный свет, а потому — быстрее нагреваться, превращая водный лёд в пар. Альтернативным объяснением извержений воды именно в этих районах стоит считать криовулканизм, когда сейсмическая активность внутри карликовой планеты приводит к росту температуры льда; в этом случае, правда, не вполне понятно, почему нет извержений при удалении от Солнца.

В то же время результат неожиданный. Если на кометах образование водного льда никого не удивляет, то тела Главного пояса астероидов до сих пор в столь экстравагантном поведении замечены не были. Открытие до некоторой степени стирает чёткую разделительную линию между кометами и астероидами: теперь ясно, что, поменяй внезапно Церера свою орбиту на более близкую к Солнцу, мы обязательно увидели бы за ней неплохой «кометный» хвост.

По широте и времени суток всплески регистрации водяного пара приходятся на районы над образованиями «Пьяцци» и «Регион А», тёмными пятнами, выделяющимися на поверхности Цереры.

И вообще, сезон открытий для Цереры скорее начинается, чем заканчивается: в феврале 2015-го к ней приблизится космический зонд Dawn, уже порадовавший земных астрономов несколькими неожиданными сведениями о Весте, другом крупном теле пояса астероидов. Есть ли у Цереры атмосфера и насколько она «слаба», как много в ней кислорода и сколько водяного пара — обо всём этом мы узнаем в следующем году.

Кстати, Кэрол Рэймонд (Carol Raymond), заместитель ведущего исследователя миссии Dawn, полна оптимизма: «Сейчас Церера выглядит как одно их лучших мест Солнечной системы с точки зрения астробиологического потенциала». А вот г-н Кюпперс более сдержан, так как считает, что источником воды скорее является солнечный нагрев, размеры мини-планеты недостаточны для постоянной геологической активности, а подлёдный океан — это пока и вовсе лишь предположение. Кто из них ближе к истине — покажет время.

Отчёт об исследовании опубликован в журнале Nature.

Подготовлено по материалам Европейского космического агентства.

Александр Березин