Каков самый интересный факт, который известен об Уране? Тот, что ось вращения этой планеты имеет наклон, не характерный для других планет Солнечной системы? Или что магнитное поле Урана смещено относительно центра планеты и заметно наклонено относительно её оси? Или то, что все спутники гиганта названы в честь персонажей произведений Шекспира или Александра Поупа?
Все эти факты (за исключением последнего) являются выводами из очень ограниченного набора данных, большая часть которых была собрана в 1986 году – во время пролёта аппарата “Вояджер-2” мимо Урана. С тех пор информация об этой планете собиралась лишь с помощью земных телескопов. Конечно, их разрешающая способность растёт, но этого недостаточно: с помощью этих инструментов мы смогли лишь слегка приоткрыть завесу тайны над тем, что в действительности скрывает ледяной гигант.
Однако есть надежда, что такое положение дел не останется неизменным. Научные сотрудники Института SETI доктор Ричард Картрайт и доктор Хлоя Беддингфилд при поддержке целой сотни исследователей выпустили в свет документ, который призывает научное сообщество обратить внимание на Уран и отправить к нему большую научную космическую миссию стоимостью в 1 миллиард долларов. Учёные предлагают разработать и запустить её в течение следующего десятилетия. Это позволит использовать гравитационный манёвр около Юпитера – а такая возможность выпадает нечасто.
Гравитационный манёвр в такой миссии будет нести сразу два преимущества. Первое заключается в том, что с его помощью космический аппарат сможет быстрее добраться до своей цели. Таким образом, у него получится провести больше времени за своей непосредственной работой, сбором научных данных. Второе преимущество состоит в том, что у исследователей возникает возможность отправки аппарата как раз к моменту равноденствия для Урана. Наблюдение такого уникального для ледяного гиганта события позволило бы научной группе собрать большое количество уникальных данных. В другой момент получить их попросту не удалось бы.
Однако, учёные имеют интерес не только к самой планете. Многие спутники Урана представляют собой уникальные миры и также заслуживают внимания. Аппарату “Вояджер-2” удалось открыть десять новых спутников Урана (в дополнение к пяти уже известным). Дальнейшие наблюдения увеличили количество известных спутников до 27. По количеству лун Уран является третьей планетой в Солнечной системе после Сатурна и Юпитера.
Спутники Урана обычно делят на три группы. В первой группе находятся самые крупные; их всего пять, а самый большой из них – Титания. Вторая группа состоит из девяти нерегулярных спутников. Вероятно, они были захвачены гравитационным притяжением планеты. Третья группа – это так называемые внутренние спутники. Их всего 13 и они тесно связаны с кольцами Урана.
Самые крупные спутники – Миранда, Ариэль, Умбриэль, Титания и Оберон – скорее всего, состоят из смеси горных пород и водяного льда. Потенциально, они могут обладать подповерхностными океанами, похожими на таковые у спутника Сатурна Энцелада и спутника Юпитера Европы. Такие океаны могут оставлять на их поверхности следы тектонической или криовулканической активности. Миранда и Ариэль имеют некоторые признаки такой деятельности: их поверхность довольно молода (по геологическим меркам). Её снимки имеют относительно низкое разрешение, поэтому одной из задач предлагаемой миссии должна стать съёмка поверхности крупных спутников в высоком качестве. Это позволит учёным улучшить понимание геологических особенностей лун Урана, а также определить возраст их поверхности (благодаря оценке количества кратеров на ней).
Если у спутников Урана действительно имеются подповерхностные океаны, то они попадут под пристальное внимание астробиологов. В их списке уже числится Энцелад, который, по словам Картрайта, очень схож с Мирандой.
Но Миранда – не единственное интересное место в системе Урана. Один из внутренних спутников гиганта – Маб – вращается вокруг планеты в пылевом кольце, которое “подпитывается” материалом этого небольшого космического тела. Похожий материал может быть найден и на более отдалённых спутниках: Титания и Оберон, вероятно, покрыты пылью, пришедшей от нерегулярных лун Урана. Предлагаемая учёными миссия может пролить свет на подобного рода взаимодействия в спутниковой системе планеты.
Чтобы узнать больше о системе Урана, космическому аппарату потребуются продвинутые инструменты для сбора данных. Доктор Картрайт утверждает, что основных научных приборов должно быть три: работающая в оптическом диапазоне камера, магнитометр и спектрометр-картограф ближнего инфракрасного диапазона.
В дополнение к красивым фотографиям спутников Урана, камера позволит сделать снимки поверхности в высоком разрешении. Она поможет дать представление об активности на поверхности лун, а также позволит наблюдать за сезонными изменениями на самом Уране.
Магнитометр позволит исследователям изучить взаимодействие между спутниками и необычным магнитным полем Урана. Его также можно использовать для поиска подповерхностных океанов путём обнаружения индуцированных магнитных полей в недрах крупных лун. Магнитометр аппарата “Галилео” использовал этот метод для поиска океанов солёной воды на спутниках Юпитера. Лаборатория реактивного движения NASA (JPL) как раз недавно разработала сверхчувствительный магнитометр, который (потенциально) может быть использован в таком проекте.
Спектрометр-картограф ближнего инфракрасного диапазона – стандартный инструмент для любой современной научной космической миссии. Этот инструмент даст ответ на вопрос о том, какие молекулы присутствуют на поверхности спутников Урана. В частности, с его помощью могут быть получены сведения об углекислом льде и аммоний-содержащих материалах, которые уже были найдены на некоторых из лун. Изучение этих веществ поможет больше узнать о возможности существования жизни на этих спутниках.
Когда Картрайта спрашивают о том, почему налоги простых американцев должны быть потрачены на изучение астробиологического потенциала спутников Урана, а не каких-либо других тел, он даёт две причины не сомневаться в этом решении.
Первая из них состоит в том, что наши данные об Уране до безобразия скудны – и большая часть из них была собрана собрана в миссии 30-летней давности. Всего одна космическая миссия, подобная “Кассини”, увеличила бы наш багаж знаний об одной из наименее изученных планет Солнечной системы экспоненциально.
Вторая причина заключается в том, что миссия в систему Урана даст гораздо более широкий спектр научных данных, чем это могла бы дать миссия только к одному из его спутников. В системе 27 неизученных лун и сама планета, с её кольцами и странной магнитосферой. Возможно, Уран имеет больше спутников, чем мы смогли открыть. Всего один орбитальный аппарат мог бы собрать данные обо всех особенностях системы.
Доктор Картрайт также отмечает, что в последнем научном обзоре на десятилетие миссия в систему Урана имеет третье по приоритету место. Впереди него только Mars 2020 (запуск которой уже состоялся) и Europa Clipper (которая сталкивается с различного рода трудностями). Уран на очереди: команда учёных надеется, что миссия к этой планете станет следующим большим проектом NASA.
Если агентство даст добро, то у разработчиков будет промежуток времени в четыре года (с 2030 по 2034), в ходе которого они смогут использовать гравитационный манёвр около Юпитера, чтобы добраться до цели. С помощью самой большой планеты Солнечной системы космический аппарат может прилететь к Урану в начале или середине 40-х годов. Достаточно времени для того, чтобы освежить в памяти произведения Шекспира: вдруг понадобится дать имена ещё нескольким спутникам?