ПОЧЕМУ У ЮПИТЕРА 92 СПУТНИКА, А У ЗЕМЛИ ВСЕГО ОДИН?

У Земли всего одна Луна, но вокруг Юпитера, самой большой планеты нашей Солнечной системы, вращаются десятки спутников, и точное их количество до сих пор неизвестно. Еще в декабре 2022 г. группа астрономов сообщила об открытии орбит 12 новых спутников. Таким образом, число известных на сегодняшний день спутников Юпитера достигло 92, ни одна другая планета не может с ним сравниться в этом отношении.

Скотт С. Шеппард из Института наук Карнеги возглавляет поиск новых космических объектов в далеком поясе Койпера — огромной области, расположенной за Нептуном. Шеппард и его коллеги обнаружили 12 ранее неизвестных спутников Юпитера в 2018 г., а также 20 новых спутников Сатурна в 2019 г.

В 1610 г. великий астроном Галилео Галилей заметил четыре небесных тела, которые, как ему показалось, вращались вокруг Юпитера. Их назвали Ио, Европа, Ганимед и Каллисто — это самые крупные луны Юпитера, и они были открыты первыми. По мере развития технологий наблюдения за звездами стало ясно, что у этого квартета есть большая компания. Последние 12 спутников небольшие и имеют орбиты с периодом обращения один-два года, в отличие от «большой четверки» — их период обращения составляет около 17 дней.

Юпитер всегда имел больше всего спутников в Солнечной системе, лишь единожды в 2019 г. Сатурн временно выбился в лидеры с 82 спутниками. На сегодняшний день это число увеличилось лишь на один. Уран может похвастать 27 спутниками, а Нептун — 14. У Марса, нашего любимого соседа, есть два спутника: Деймос и Фобос. И если вам стало неловко от того, что у нашей Земли одна лишь Луна, по крайней мере, вы можете утешиться тем, что у Меркурия и Венеры и вовсе нет ни одной.

Есть причина, по которой у Юпитера так много спутников, а у других планет — например, нашей — так мало. Все дело в гравитации.

Влияние гравитации на формирование спутников

Астрономы делят планеты нашей Солнечной системы на две категории. Меркурий, Венера, Земля и Марс — это так называемые «земные» или «внутренние» планеты, а Юпитер, Сатурн, Уран и Нептун классифицируются как «газовые гиганты», также известные как «внешние планеты».

Разрыв в размерах представителей этих групп весьма значителен: хотя Уран является самой маленькой внешней планетой, он все же в 15 раз крупнее Земли, самой большой из внутренних планет. Однако ни одна из других планет не может соперничать с Юпитером по массе. Для того, чтобы сравняться с Юпитером по массе, понадобится около 300 планет размером с Землю. Это настоящий монстр.

Как заметил Исаак Ньютон, существует положительная корреляция между массой объекта и силой его гравитационного поля. Поскольку газовые гиганты настолько тяжелы, они способны притягивать больше спутников.Но это не единственная причина, по которой такие планеты, как Юпитер, имеют большие коллекции спутников. Газовые гиганты нашей Солнечной системы находятся относительно далеко от Солнца. У некоторых звезд есть массивные, похожие на Юпитер планеты, их называют «горячими Юпитерами». По сути, это газовые гиганты, которые вращаются в непосредственной близости от своих звезд. Представьте себе, если бы Сатурн поменялся местами с Меркурием.

В исследовании французского астронома Фати Намуни, опубликованном в 2010 г., утверждается, что у горячих Юпитеров мало спутников, если они вообще есть. Считается, что эти планеты зарождаются в отдаленных частях своих солнечных систем, а затем мигрируют к центру. По пути их спутники попадают в игру перетягивания космического каната. Хотя газовые гиганты большие, звезды все равно гораздо больше, поэтому гравитационные поля у них гораздо сильнее. Таким образом, когда горячий Юпитер подходит слишком близко к своей звезде, она в конце концов забирает его спутники.

Расстояние компенсирует эту особенность. Чем дальше небесное тело удаляется от Солнца, тем слабее становится гравитационное притяжение звезды на него. Поэтому, если Намуни прав, у настоящего Юпитера 92 луны (может, даже больше), потому что это огромная планета, которая находится достаточно далеко от Солнца, чтобы избежать потери спутников.

Одна большая юпитерианская семья

Спутники Юпитера трудно назвать монолитными. Некоторые из них имеют причуды, хорошо известные любителям астрономии: На Ио много действующих вулканов, на Европе есть скрытый океан, в котором может обитать инопланетная жизнь, а Ганимед размером в две трети Марса является самым большим спутником во всей Солнечной системе.

Эти три луны, а также Кастильо, вероятно, сформировались в тандеме с самим Юпитером. Эта огромная планета, вероятно, начиналась как диск из газов и пыли, который в итоге превратился в газовый гигант, известный нам сегодня. Пока Юпитер формировался, часть материала, вращающегося вокруг него, превратилась в четыре луны, которые Галилей заметил в 1610 г. Возможно, Сатурн помог ускорить этот процесс. Существует также гипотеза, что у раннего Юпитера было несколько неудачных лун, которые были поглощены им.

Ученые также считают, что многие спутники Юпитера были просто дрейфующими поблизости кусками породы, которые попали в плен гравитационного притяжения планеты.

«Юпитер можно рассматривать как своего рода мини-солнечную систему, поскольку его гравитация управляет тысячами малых тел. Только Солнце оказало большее влияние на форму нашей планетарной окрестности, чем Юпитер», — сказал Шеппард в пресс-релизе.

Еще несколько слов о поведении спутников. Многие из них вращаются в том же направлении, в котором вращается Юпитер. Но есть и те, которые вращаются в противоположном направлении. При таком количестве тел, вращающихся в разных направлениях, столкновения неизбежны. Спутники, столкнувшиеся друг с другом, вполне могут разрушиться. В то время как Юпитер приобретает новые спутники, он время от времени неизбежно теряет старые.

Скорее всего, ученые откроют еще много спутников. Новые технологии облегчили поиск плохо видимых объектов, которые движутся на фоне звезд. Шеппард и его коллеги полагают, что вокруг Юпитера и Сатурна, а также вокруг Нептуна и Урана можно найти еще много спутников, хотя их чрезвычайная удаленность от Земли затрудняет этот процесс.