Получится ли совершить посадку на газовом гиганте? Разбираемся, почему у Юпитера нет дна и чем опасно «бесконечное падение»

Представьте себе классическую сцену из научной фантастики: космический корабль, пройдя миллионы километров, входит в атмосферу далёкой планеты. Корпус дрожит, за иллюминатором бушует плазма, но отважный экипаж готовится к посадке. А теперь представьте, что этой посадки никогда не будет. Не потому, что корабль разобьётся, а потому, что «приземляться» попросту некуда.

Именно такая реальность ждёт любого, кто решит посетить Юпитер или Сатурн. Эти миры, которые мы называем газовыми гигантами, бросают вызов нашему земному представлению о планете. У них нет чёткой поверхности, нет границы, где заканчивается небо и начинается земля. Так что же они такое на самом деле? И что бы увидел гипотетический путешественник, рискнувший погрузиться в их бездонные глубины?

Атмосфера без конца и края

Первое, с чем столкнётся наш корабль, — это полное отсутствие посадочной полосы. На Земле есть чёткий переход: вот атмосфера, а вот — твёрдая или жидкая поверхность. У Юпитера всё иначе. Его атмосфера, состоящая в основном из водорода и гелия, просто становится всё плотнее и плотнее по мере погружения.

Можно сравнить это с нырянием в океан, который не имеет дна. Сначала вы плывёте в воде, потом она густеет, превращаясь в сироп, затем — в кисель, и так до бесконечности, пока давление не раздавит вас. Не существует точки, в которой можно было бы сказать: «Всё, здесь планета заканчивается».

Погружение в такую «атмосферу» — путешествие в один конец. Давление растёт с чудовищной скоростью, а температура взлетает до немыслимых значений. Пройдя сквозь ядовитые облака из кристаллов аммиака в верхних слоях, наш корабль оказался бы в зоне, где газообразный водород под колоссальным давлением превращается… в жидкость. Это уже не газ, но ещё и не твёрдое тело. Это нечто совершенно иное.

Путешествие к «размытому» сердцу гиганта

Допустим, мы создали корабль из фантастического материала, способного выдержать это пекло. Что дальше? Дальше — ещё более странный мир. Температура в ядре Юпитера, по оценкам, достигает 24 000 °C, что в несколько раз горячее поверхности Солнца.

Так что же нашёл бы там наш отважный путешественник? Твёрдое ядро? Долгое время учёные именно так и считали: в центре газового гиганта должно быть небольшое, но плотное каменно-ледяное ядро, с которого всё и началось. Однако данные, полученные с зондов «Юнона» (у Юпитера) и «Кассини» (у Сатурна), перевернули эту картину с ног на голову.

Теперь учёные говорят о «размытом» или «диффузном» ядре. Это означает, что чёткой границы между жидкой водородно-гелиевой мантией и ядром попросту нет. Тяжёлые элементы из ядра как бы «растворены» в нижних слоях мантии, образуя гигантскую переходную зону. Нет никакого «стука» о поверхность. Есть лишь плавное, но смертоносное уплотнение материи.

И в этом хаосе происходят поистине удивительные вещи. Например, на определённых глубинах в атмосферах Юпитера и Сатурна гелий отделяется от водорода и, становясь тяжелее, выпадает в виде капель. Представьте себе планету, где на десятки тысяч километров вглубь идут бесконечные гелиевые дожди.

Откуда берутся такие миры?

Вся эта сложность заставляет учёных пересматривать фундаментальные вопросы: а как вообще такие планеты появляются? Сегодня доминируют две основные теории.

1. Аккреция ядра. Это «классический» сценарий. Вокруг молодой звезды вращается диск из газа и пыли. Сначала из пыли и камней слипается твёрдое ядро размером в несколько Земель. Когда его масса становится достаточной, оно своей мощной гравитацией начинает стремительно «насасывать» на себя лёгкие газы — водород и гелий — из окружающего диска. Так и вырастает газовый гигант. Вероятно, именно так и появились Юпитер и Сатурн.
2. Дисковая нестабильность. Это более новая и отчасти спорная гипотеза. Согласно ей, в массивных и холодных протопланетных дисках могут возникать гравитационные нестабильности. Диск просто «схлопывается» в нескольких местах, образуя гигантские сгустки газа и пыли, которые быстро сжимаются в планеты. Этот процесс гораздо быстрее аккреции и может объяснять существование планет-гигантов на очень далёких орбитах, где материала для медленной аккреции могло и не хватить.

Какая из теорий верна? Возможно, обе. Природа редко пользуется одним-единственным рецептом.

Новый взгляд на старых гигантов

Данные с «Юноны» и «Кассини» стали настоящей революцией. Они показали, что газовые гиганты — это не просто статичные шары из газа с аккуратным ядром в центре. Это невероятно сложные, динамичные миры, где бушуют штормы размером с нашу планету (чего стоит одно Большое красное пятно Юпитера с ветрами до 640 км/ч), идут экзотические дожди и где само понятие «поверхности» теряет всякий смысл.

Старые, упрощённые модели больше не работают. Учёным приходится заново учиться понимать эти миры, и каждое новое открытие лишь подчёркивает, насколько мало мы ещё знаем. Так что в следующий раз, глядя на яркую точку Юпитера в ночном небе, помните: вы смотрите не на твёрдый шар, а на бездонный океан газа, скрывающий в своих глубинах тайны, которые нам только предстоит разгадать. И уж точно — никаких посадок.