На постоянно растущей карте Солнечной системы исследователей есть гигантское пустое место. За последние два десятилетия целый флот зондов измерил землетрясения на Марсе, тщательно изучил бороздки в кольцах Сатурна, наблюдал струйные потоки на Юпитере и услышал сердцебиение Плутона. Но с точки зрения близкого и личного исследования наше изображение Урана не продвинулось дальше безликого голубого пляжного шара, запечатленного старинными приборами "Вояджера-2" в 1986 году.
Но в прошлом году, просматривая архивы НАСА, двое ученых-планетологов заметили то, на что ранее не обращали внимания - всплеск магнитного поля Урана, когда космический аппарат проходил через своего рода магнитный пузырь. Новый результат, опубликованный прошлым летом в журнале Geophysical Research Letters, появился в тот момент, когда ученые-планетологи начинают переключать свое внимание на некоторые из самых глубоких загадок этой области.
Миссия "Кассини" [к Сатурну] закончилась, и люди начинают говорить: "Хорошо, что еще мы можем сделать", - говорит Хайди Хаммель, астроном-планетолог и вице-президент по науке Ассоциации университетов по исследованиям в области астрономии. "Люди снова обращают свой взор на другие планеты и отмахиваются от старых данных".
Джина ДиБраччио и Дэниел Гершман из Центра космических полетов НАСА имени Годдарда - два таких исследователя. Мотивированные растущим интересом сообщества к внешним планетам, они потратили часы на ручную обработку данных тридцатилетней давности новым способом. По словам ДиБраччио, ученые "Вояджера" рассчитывали силу магнитного поля в целом, поэтому короткие колебания в показаниях магнитометра считались просто неприятностью. Но при увеличении масштаба этих неровных скачков и провалов ДиБраччио и Гершман заметили особый 60-секундный участок 45-часового пролета "Вояджера-2", на котором поле поднималось и опускалось мгновенно узнаваемым образом. "Как вы думаете, это может быть... плазмоид?" спросил Гершман у ДиБраччио, согласно пресс-релизу НАСА.
Плазмоиды - это заряженные сгустки атмосферы, выдуваемые в космос солнечным ветром при вращении планет. Потеря таких сгустков может кардинально изменить мир за длительный период времени, и их изучение может дать представление о том, как живут и умирают планеты. Исследователи заметили их отрыв от различных планет, но магнитная отрыжка, через которую пролетел "Вояджер-2", была первой для Урана. "Мы ожидали, что на Уране, скорее всего, будут плазмоиды, но не знали, как именно они будут выглядеть", - говорит ДиБраччио.
Теперь, когда они поймали один из них с поличным, она говорит, что он очень похож на те, что просачиваются из Сатурна или Юпитера, но уносит относительно большую массу. (Этот плазмоид образовал цилиндр, примерно в 22 000 раз больший, чем Земля).
Еще больше подобных открытий может остаться в архивах, ожидая новых анализов. "Большая часть данных "Вояджера-2" доступна в системе планетарных данных НАСА, - говорит ДиБраччио, - и, вероятно, многое еще предстоит узнать".
В частности, Уран так и просится на дальнейшее изучение. В 2014 году Эрих Каркошка, астроном из Университета Аризоны, пересмотрел снимки "Вояджера-2" с помощью современных методов обработки. Смешав 1600 изображений и повысив контрастность, Каркошка показал, что в безвкусном голубом шаре все это время скрывался жевательный мир, раскрашенный конфетно-полосатыми облаками.
Помимо того, что его сложность не оценена по достоинству, это еще и странная планета. Там, где другие вращаются, Уран катится, опрокинутый на бок, а его полюса направлены в основном к Солнцу или от него. Его магнитное поле тоже безумное, оно смещено от центра планеты и наклонено на дикие 60 градусов в сторону. Планетарные астрономы не видят это магнитное поле с Земли, хотя космический телескоп Хаббла иногда может косвенно наблюдать его через авроры Урана, которые могут сиять далеко от полюсов.
Команда "Вояджера" сначала предположила, что магнитные странности связаны с положением Урана "на животе", но когда космический аппарат пролетал мимо Нептуна (который стоит прямо) три года спустя, он увидел такое же явное несоответствие между планетой и ее полем. Теперь исследователи предполагают, что что-то во внутреннем устройстве этих миров должно разводить их магнитные поля в разные стороны. "Как бы нам хотелось уточнить эту теорию", - говорит Хэммел.
Следующее поколение планетологов может получить такую возможность, поскольку интерес к отправке специального зонда к Урану или Нептуну растет. Грубые наброски возможных миссий были опубликованы в 2018 году и в начале прошлой недели. И ДиБраччио говорит, что на подходе еще больше таких предложений. Общая мечта - отправить орбитальный аппарат типа "Кассини", который будет годами кружить вокруг одной из планет, исследуя ее магнитное поле и изучая тепловые потоки. Космический аппарат также будет нести, по крайней мере, один зонд меньшего размера для запуска в атмосферу. Там он сможет измерить невидимые газы, оставшиеся после формирования планеты.
А если орбитальный аппарат нацелится на Нептун, он может запланировать свидание с загадочной луной Тритон (не путать с Титаном Сатурна). Тритон, вероятно, бывшая карликовая планета Нептуна, вырванная из практически недоступного царства, где властвуют Плутон и другие замерзшие тела, может иметь подземный океан.
Понимание внешних границ нашей Солнечной системы еще никогда не было столь актуальным. НАСА имеет тенденцию планировать свои планетарные приоритеты десятилетие за десятилетием, и в настоящее время они выбирают цели на конец 2020-х и начало 2030-х годов. Между тем, в период между последним так называемым "десятилетним обзором" и нынешним наука об экзопланетах пережила взрывной рост, а Нептун и Уран стали не просто местными диковинками.
Исследователи теперь знают, что подобные "субнептуновые" миры являются наиболее распространенным типом планет в галактике. И многие из этих миров, скорее всего, являются планетами-гигантами, похожими на наш большой голубой дуэт. В отличие от газовых гигантов, которые состоят в основном из водорода и гелия, эти планеты в основном состоят из более тяжелых молекул, таких как вода и аммиак. Если исследователи хотят понять, что делает эти миры столь распространенными в чужих системах, и почему наша Солнечная система такая странная, им придется выяснить все, что можно, об Уране и Нептуне.
Но наш космический двор огромен, и для того, чтобы выйти к забору, потребуется время и тщательное планирование. Солнце светит там слишком тускло для солнечных батарей, поэтому ядерная энергия - единственный вариант для многолетней миссии. А миллиарды миль - это просто очень далеко. "Даже с нашими лучшими на сегодняшний день ракетами и гравитационными помощниками полет туда займет десятилетие", - говорит Хэммел. Между разработкой технологии и проектированием миссии она надеется увидеть запуск зонда, даже если ей не удастся поработать над данными, которые он когда-нибудь отправит на Землю. "Большинство из нас склонны мыслить в многодесятилетних временных масштабах", - говорит она.
Доказательства существования плазмоидов Урана пролежали в данных "Вояджера-2" тридцать лет, прежде чем ДиБраччио и Гершман наткнулись на них. Следующая встреча с ледяным гигантом может произойти только через двадцать лет, а те исследователи, которые когда-нибудь смогут извлечь дополнительную информацию из унаследованных данных, скорее всего, еще даже не родились. Представление о том, какие открытия могут ждать нас впереди, дает астрономам вроде Хаммела уникальную долгосрочную перспективу. "Я мечтаю об исследовании Урана и Нептуна, мечтаю о фантастических космических телескопах, - говорит Хэммел, - Именно так мы переживаем трудные времена. Мы мечтаем о будущем".