Комета Шумейкера-Леви 9 создала одно из самых интересных зрелищ, которые люди когда-либо видели. Спустя несколько месяцев после открытия части кометы врезались в планету Юпитер. Столкновение вызвало повреждения, которые видны с Земли. В официальных источниках, где НАСА описывает комету, появилась информация, что это было первое столкновение двух тел Солнечной системы, которое наблюдали ученые. Эффекты воздействия кометы на атмосферу Юпитера были просто впечатляющими и оправдывающие ожидания.

В конце 90-х годов Голливуд выпустил два блокбастера: «Армагеддон» и «Глубокий удар» - на тему крупных объектов, угрожающих Земле. После выпуска этих фильмов Конгресс разрешил НАСА искать больше околоземных объектов (ОЗО), чтобы лучше контролировать те, которые пролетают в опасной близости к нашей планете. Комета, поразившая Юпитер в 1994 году, вызвала опасения столкновения астероидов с Землей.

Первая комета с орбиты Юпитера

Впервые комету заметили в марте 1993 года три ветерана в области открытий космических тел: Дэвид Леви, Юджин и Кэролин Шумейкер. Группа сотрудничала ранее и уже обнаружила несколько других комет, поэтому эту назвали Шумейкер-Леви 9. Мартовский циркуляр Центрального бюро астрономических телеграмм содержал небольшую ссылку на позицию космического тела. Указывалось, что комета расположена на расстоянии около 4° от Юпитера, и движение предполагает ее нахождение в пределах планеты.

Спустя несколько месяцев выяснилось, что комета Шумейкера-Леви вращалась вокруг Юпитера, а не Солнца. Астроном Стив Фентресс предположил, что комета распалась 7 июля 1992 года, когда планета сбила ее на высоте примерно 120 000 км над своей атмосферой. Мнения очень различны, и некоторые считают, что комета прошла на расстоянии 15 000 км. Вероятно, что с момента попадания под сильную гравитацию в 1966 году комета вращалась вокруг планеты на протяжении многих десятилетий.

Дальнейшие орбитальные расчеты показали, что комета на самом деле врезалась в тело планеты в июле 1994 года. Космический корабль Galileo, отправленный на орбиту, все еще находился на пути к планете и не смог бы получить крупный план, когда комета Шумейкера-Леви столкнулась с Юпитером. Однако обсерватории по всему миру обратили туда свое внимание, ожидая впечатляющего шоу. Космический телескоп «Хаббл» также был использован для наблюдения за этой встречей.

Шоу фейерверков

Столкновение кометы Шумейкера-Леви с Юпитером закончились так называемыми фейерверками. С 16 по 22 июля 1994 года в атмосфере разбился 21 отдельный фрагмент кометы, оставив после себя пятна. Хотя все столкновения происходили на стороне Юпитера, обращенной от Земли, они произошли близко к месту, которое вскоре попадало в поле зрения телескопов. Это означало, что астрономы видели места ударов через несколько минут после события.

Яркая поверхность Юпитера была усеяна точками возле места, где комета пробила атмосферу. Астрономы, использующие «Хаббл», были удивлены, увидев в результате столкновения серосодержащие соединения, такие как сероводород, а также аммиак. Через месяц после столкновения участки заметно поблекли, и ученые заявили, что атмосфера Юпитера не потерпела необратимых изменений от последствий ударов. НАСА добавили, что ультрафиолетовые наблюдения «Хаббла» показывают движение очень тонких частиц мусора, которые теперь подвешены высоко в атмосфере Юпитера.

Эффект ряби

Шрамы от ударов исчезли много лет назад. Но одна группа ученых недавно обнаружила изменение окружающей среды Юпитера из-за столкновения с кометой Шумейкера-Леви. Когда «Галилео» (космический корабль) прибыл, были получены изображения с рябью в главном кольце в 1996-м и 2000-х. Кроме того, все кольцо было наклонено в 1994 году примерно на 2 километра после удара.

В почти через два десятилетия после удара, космический аппарат New Horizons, связанный с Плутоном, все еще обнаруживал нарушения в кольце, согласно статье в журнале Science. Исходя из наблюдений Европейской космической обсерватории Гершеля, вода от воздействия кометы находилась в атмосфере Юпитера даже в 2013 году.

Изменения в политике

Политические эффекты также проявились в течение десятилетий после обнаружения кометы. Например, политики пытались выяснить, сколько больших внеземных объектов остаются незаметными у Земли. Конгресс поручил НАСА найти по меньшей мере 90 % астероидов около планеты диаметром 0,62 мили (1 километр). По состоянию на 2011 год НАСА обнаружило более 90 % крупнейших астероидов, сообщает агентство. Исследование, проведенное с использованием широкополосного инфракрасного зонда, позволило предположить, что возле нашей планеты меньше скрывающихся астероидов, чем считалось ранее. Однако большинство астероидов среднего размера еще предстоит обнаружить.

Это второй по величине спутник в системе Юпитера, его радиус 2400 км. Среди галилеевых спутников Каллисто самый дальний: расстояние от Юпитера 1,88 млн. км, период вращения составляет 16,7 суток. Плотность силикатно - ледяной Каллисто мала - 1830кг/м3. Поверхность Каллисто до предела насыщена метеоритными кратерами. Темный цвет Каллисто - результат силикатных и других примесей. Каллисто - самое кратерированное тело Солнечной системы из всех известных. Огромной силы удар метеорита вызвал образование гигантской структуры, окруженной кольцевыми волнами - Вальхаллы. В центре ее находится кратер диаметром 350 км, а в радиусе 2000 км, от него концентрическими кругами располагаются горные хребты.

Комета Шумейкеров - Леви

Комета Шумейкеров - Леви была открыта Евгением и Каролиной Шумейкер и Давидом Леви в 1993 году. Вскоре после открытия была определена ее очень вытянутая эллиптическая орбита, проходящая мимо Юпитера и было обнаружено, что она с ним столкнется. Было очень трудно рассчитать как выглядела ее орбита до прохождения рядом с этой гигантской планетой в 1992 году(еще до открытия).

В 1992 году комета Шумейкеров - Леви прошла очень близко от Юпитера, внутри предел Роша. При этом она была разорвана под действием гравитационных сил планеты - гиганта. Было просчитано, что они вскоре столкнутся с Юпитером и ученые стали с нетерпением ожидать этого невероятного события (ведь раньше никто подобного не наблюдал). И вот в июле 1994 года куски кометы Шумейкеров - Леви, известной также под названием «нить жемчуга», столкнулась с Юпитером. Что происходит когда комета сталкивается с планетой? Если планета имеет каменную поверхность, то на ней образуется огромный ударный кратер. Однако планеты типа Юпитера не имеет твердой поверхности, а состоят преимущественно из газа. Когда комета Шумейкеров - Леви сталкивалась с Юпитером, каждый кусочек кометы поглощался обширной атмосферой Юпитера.

На картинке изображена последовательность снимков, на которой показана столкновение с планетой двух фрагментов кометы. По мере того как фрагменты погружаются в атмосферу образовывались темные следы, которые постепенно исчезали. Под верхними облаками Юпитера находится газ с высокой температурой, поэтому фрагменты кометы быстро расплавлялись. Так как Юпитер намного массивнее любой кометы, орбита этой планеты вокруг Солнца не может заметно измениться от такого соударения.

Редчайшее астрономическое явление - столкновение кометы Шумейкеров - Леви с Юпитером - вызвало необычайный интерес широкой общественности в связи с разнообразием проблем, связанных с этим явлением. Традиционные научные проблемы - это, во - первых, новое о самой комете, например о химическом составе ее ядра, вспышечной активности и т. д.; во - вторых, это уникальная возможность прямого изучения химического состава поверхностных слоев Юпитера. Здесь были получены неожиданные результаты: наблюдатели зарегистрировали сильное излучение линий металлов, которых никак не предполагалось найти в поверхностных слоях Юпитера в таком количестве; так же было обнаружено значительное количество серы как в виде самой молекулы S2, так и виде других серосодержащих молекул.

Третья научная проблема - это исследование эффектов, связанных непосредственно со взрывами при падении осколков при падении на Юпитер. К ним относятся энерговыделения самих взрывов, распространение ударных волн, а так же исследование фотохимических реакций, протекающих в процессе взрыва и распространении взрывной волны. Столкновение наблюдали практически все большие телескопы Земли, тысячи малых и любительских телескопов и несколько космических аппаратов, включая космические телескопы имени Хаббла и Галилео.

Последствия столкновения были видны на Юпитере примерно в течение года после события.

Возможно, группы кратеров расположенные по одной линии на Ганимеде и Каллисто были образованы столкновением с телом, подобным комете Шумейкеров - Леви.

18 марта 1993 г. в обсерватории Маунт Паломар, с использованием 0,46-метрового телескопа системы Шмидта, супругами Юджином и Каролиной Шумейкерами и Дэвидом Леви была открыта странная комета, названная по фамилиям первооткрывателей «кометой Шумейкеров-Леви-9». На одном из негативов в участке созвездия Девы они заметили необычный диффузный объект 14 звездной величины, очень сильно вытянутый в длину, почти на 1 минуту дуги, в направлении на восток. Длина объекта была в несколько раз большая, чем ширина, что кажется невозможным для объекта, который находился на таком же расстоянии от Солнца, как и Юпитер.

31 марта при помощи электронной камеры, установленной на 60-дюймовом рефлекторе Паломарской обсерватории, была получена более качественная фотография кометы, на которой четко видно, что вытянутое изображение кометы объясняется наличием нескольких вторичных кометных ядер, расположенных на одной прямой линии, которые образовались вследствие разрушения большего ядра родительской кометы. Объект назвали за его внешний вид "бриллиантовой ниткой". Еще более поразительный снимок был получен 31 марта 1993 г. на Гавайской обсерватории астрономами Джейн Луу и Доном Джюиттом с помощью 2.2-м телескопа, на котором уже было заметно 21 вторичное кометное ядро. Это уже был настоящий "кометный поезд", как назвали разрушенную комету наблюдатели этого редкого феномена.

Цепочка кометы Шумейкеров-Леви-9 (Hubble Space Telescope)

Фрагменты кометы Шумейкеров-Леви-9

КА "GALILEO": КОМЕТА ШУМЕЙКЕРОВ-ЛЕВИ-9

На многих обсерваториях мира, которые имели в своем арсенале мощные телескопы с диаметром зеркала не меньше чем 100 см, велись наблюдения за 21 вторичным ядром разрушенной кометы. Вследствие разрушения двух больших ядер Q на Q2 и Ql и Р на Р2 и Р1, вторичных ядер стало больше на 2, т.е. стало 23, но потом некоторые ядра перестали быть видимыми: J, которое исчезло в декабре 1993 г., М, что исчезло еще в июле 1993 г., и "пасынок" ядра Р ядро Р1, которое исчезло в марте 1994 г. Эти фрагменты, конечно, никуда не исчезли, а превратились в большие разжиженные газопылевые облака, которые уже не наблюдались ни с Земли, ни из космоса, но если бы сконденсировать каким-то образом это разжиженное вещество, то можно было бы опять увидеть эти "исчезнувшие" ядра J, М и Р1. В конечном итоге после таких событий в комете-поезде осталось 20 "вагонов", станцией назначения которых было Южное полушарие Юпитера.
В начале 1994 года комета имела следующие параметры орбиты: перигелий 5,381 а.е.; эксцентриситет 0,216; наклонение орбиты к эклиптике 6° 00"; аргумент перицентра 354° 53"; долгота восходящего узла 220° 32"; средняя аномалия 242,7°; сидерический период 18,0 лет. Абсолютная звёздная величина кометы 6m.
При очередном сближении с планетой в июле 1994 г. обломки кометы, размерами, по разным оценкам, от 1 до 4 км, врезались в Юпитер со скоростью 60 км/с. Падение фрагментов происходило с 16 по 22 июля, длина этого «кометного поезда» достигала перед столкновением 4900000 километров. Их огромная кинетическая энергия при внезапной остановке выделилась в виде теплового взрыва.
Для земных наблюдателей положение осложнялось тем, что столкновение произошло на не видимой с Земли стороне планеты. Но быстрое вращение Юпитера позволило увидеть свежие следы столкновения, которые сохранились в атмосфере планеты надолго. Сами моменты падения визуально наблюдались только аппаратом "Галилео", находившимся на расстоянии 1,6 а. е. от Юпитера.
Падение вторичных ядер кометы Шумейкеров-Леви-9 на Юпитер происходило точно по расписанию. 16 июля вечером упало только одно ядро А, а уже в течение 17 июля в атмосфере планеты погибло еще четыре ядра В, С, D и E; 18 июля в атмосфере планеты взорвались ядра F, G и Н. 19 июля с Юпитером теоретически столкнулись три ядра: J (точнее, его газопылевое облако), К и L. Сразу шесть ядер М (его газопылевое облако), N, P2, Р1 (его пылевое облако), Q2 и Q1 погибли в атмосфере Юпитера 20 июля. 21 июля еще четыре ядра R, S, Т и U погибли в атмосфере Юпитера, а 22 июля последние два ядра V и W прекратили свое существование при столкновении с Юпитером. Но уже вечером 17 июля наблюдатели увидели поразительную картину: Южное полушарие планеты укрылось заметными черными кляксами - следами падения отдельных фрагментов кометы Шумейкера-Леви-9 на планету. Еще более грандиозная картина появилась перед глазами наблюдателей, когда упали ядра F, G, Н, К, L, P2, Q2 и Q1. Никогда с дня применения Галилеем телескопа в 1610г. полоса на широте -45° южной широты на Юпитере не имела такого фантастического вида: на светлом фоне атмосферы планеты выделялись новые структуры - черные кляксы, которые образовались в результате взрыва вторичных ядер кометы Шумейкера-Леви-9 в облачном слое атмосферы планеты.

Подробнее:
- Первый фрагмент A вошёл в атмосферу Юпитера в 20:16 UTC 16 июля. При этом возникла вспышка с температурой 24 000 К, облако газов поднялось на высоту до 3000 км, в результате оно стало наблюдаемым с Земли. Темное пятно, которае образовалась от взрыва ядра А, имело диаметр 10000 км, что немногим меньше диаметра нашей Земли.

- Фрагмент B столкнулся с Юпитером в 02:56 UTC 17 июля.
- Фрагмент С столкнулся с Юпитером в 07:14 UTC 17 июля.

- Фрагмент E столкнулся с Юпитером в 15:12 UTC 17 июля.
- Фрагмент F столкнулся с Юпитером в 00:33 UTC 18 июля.
- Фрагмент G столкнулся с Юпитером в 07:33 UTC 18 июля.

Следы взрыва более темные, чем окружающий фон облаков, но в полосе метана они светлее. Тонкое кольцо вокруг центра лишь на 1/5 меньше диаметра земного шара. Фрагмент G входил с юга, под углом 45°. Широкая темная дуга справа образована, по-видимому, продуктами выбросов, направленных в сторону удара. Энергия взрыва фрагмента G была оценена как эквивалент 6 млн водородных бомб по одной мегатонне каждая.

- Фрагмент H столкнулся с Юпитером в 19:33 UTC 18 июля.
- Фрагмент J (газопылевое облако) столкнулся с Юпитером в 02:40 UTC 19 июля.
- Фрагмент K столкнулся с Юпитером в 10:24 UTC 19 июля.
Поразительный эффект наблюдался после падения на Юпитер и взрыва в его атмосфере фрагмента К кометы Шумейкеров-Леви-9. Через 45 м. после этого события вокруг северного и южного полюсов Юпитера появились полярные сияния. Это произошло вследствие того, что кометное вещество при столкновении с атмосферой планеты со скоростью 60 км/с превратилось в плазму, которая, двигаясь вдоль силовых линий магнитного поля Юпитера, достигла полярных участков и, бомбардируя атмосферу планеты, возбудила в ее верхних слоях свечение отдельных молекул, т.е. искусственное полярное сияние.

- Фрагмент L столкнулся с Юпитером в 22:16 UTC 19 июля.
Наибольшее по размерам пятно образовалось при падении в планетную атмосферу ядра L. Также в этом пятне было открыто свечение атомов элемента лития, который никогда до этого не наблюдался ни в кометах, ни на Юпитере.

Фрагмент L. Обсерватория Тейде, Канарские острова.

КА "GALILEO": КОМЕТА ШУМЕЙКЕРОВ-ЛЕВИ-9

- Фрагмент Q1 столкнулся с Юпитером в 20:13 UTC 20 июля.
- Фрагмент R столкнулся с Юпитером в 05:34 UTC 21 июля.

- Фрагмент S столкнулся с Юпитером в 15:16 UTC 21 июля.
- Фрагмент T столкнулся с Юпитером в 18:03 UTC 21 июля.
- Фрагмент U столкнулся с Юпитером в 21:48 UTC 21 июля.
- Фрагмент V столкнулся с Юпитером в 04:23 UTC 22 июля.
- Фрагмент W столкнулся с Юпитером в 08:06 UTC 22 июля.

Серия демонстрирует взрыв фрагмента W, снимки Hubble Space Telescope

КА "GALILEO": КОМЕТА ШУМЕЙКЕРОВ-ЛЕВИ-9

Наблюдения АМС "Галилео"

Четыре снимка Юпитера с борта АМС "Галилео" демонстрируют боковой удар фрагмента W кометы Шумейкеров-Леви-9. Кадры сделаны 22 июля 1994 года с расстояния в 238 млн км от Юпитера и в 621 млн км от Земли. Снимки сделаны с интервалом 2 1/3 сек с использованием зеленого светофильтра в видимом диапазоне. Первый снимок получен в 8:06:10 по Гринвичу GMT (1:06 PDT). Вспышка (один пиксел на изображении) начинается на втором снимке, достигает максимальной яркости на третьем и вновь ослабевает на четвертом. С момента первого кадра прошло всего 7 секунд. Правее места падения фрагмента видны черные точки - следы предыдущих ударов.

КА "GALILEO": КОМЕТА ШУМЕЙКЕРОВ-ЛЕВИ-9

Предварительный анализ и сравнение данных от ультрафиолетового спектрометра, фотополяриметра-радиометра и картографического спектрометра близкого ИК-диапазона позволили впервые получить характеристики столкновения фрагмента G кометы Шумейкеров-Леви 9 (SL9) с Юпитером. УФ-спектрометр и фотополяриметр первыми “заметили” огненный шар взрыва, в момент, когда его диаметр не превышал 7 км. Температура, однако, уже в эту секунду достигла 8000°С. Через 5 секунд ИК-спектрометр также зафиксировал место взрыва и проследил расширение, подъем и охлаждение огненного шара в течение полутора минут.
В январе 1995 г. “Галилео” завершил передачу данных по столкновению с Юпитером фрагментов кометы SL9. Была передана оставшаяся часть “мультфильма” по падению фрагмента W, которое, как выяснилось, продолжалось 26 сек.

К сенсационной комете, открытой в марте 1993 года американскими астрономами Каролиной и Юджином Шумейкерами и Давидом Леви, было приковано внимание всего мира. В июле 1994 года ее осколки с бешеной скоростью приблизились к Юпитеру и упали на него!..

Уже вскоре после открытия кометы Шумейкеров-Леви 9 выяснилось, что у нее необычный вид: цепочка из отдельных ядер, растянувшихся вдоль кометной орбиты. Было ясно, что возникли они в результате разрушения более крупного ядра родительской кометы. На одном из снимков было замечено 21 вторичное кометное ядро, и распавшуюся комету назвали в шутку "кометным поездом".

Научные сотрудники Института теоретической астрономии исследовали эволюцию орбиты кометы Шумейкеров-Леви 9 и пришли к выводу, что до 1959 года она могла быть кометой-спутником Юпитера. Но гравитационные возмущения от соседних планет и крупных спутников Юпитера существенно изменили ее орбиту, в результате чего в 1992 году она пронеслась в опасной близости от Юпитера - на расстоянии всего лишь 47 тыс. км от верхнего облачного покрова планеты (2/3 ее радиуса!). Вполне естественно, что столь тесное сближение с планетой-гигантом не могло пройти для ледяного кометного ядра безнаказанно. Мощные приливные силы разорвали его на отдельные глыбы. И вот с течением времени "кометный поезд", образованный этими глыбами, растянулся в межпланетном пространстве на сотни тысяч километров...

Дальнейшие исследования движения обломков ядра кометы Шумейкеров-Леви 9 показали, что все они с 16 по 22 июля 1994 года упадут на Юпитер. Освобождаемая при взрывах энергия в тысячи раз превысит весь ядерный потенциал, накопленный человечеством. Даже грандиознейшая Тунгусская катастрофа не идет ни в какое сравнение с тем, что должно было произойти на Юпитере. По энергетическим параметрам это явление можно сравнить с падением на нашу планету астероида диаметром около 10 км, что происходит в среднем один раз в 50 млн лет. Нечто подобное произошло, видимо, около 65 млн лет назад, когда на Земле разразилась глобальная катастрофа, в результате чего вымерли динозавры.

Но Юпитер - гигантская планета. Он превосходит Землю в 1321 раз по объему и в 318 раз по массе. Поэтому, несмотря на крупный масштаб космического события, эта комета была для Юпитера, как говорится, что слону дробина.

Падение обломков кометного ядра на Юпитер началось точно по расписанию: 16 июля 1994 года в 23 часа 11 минут по московскому времени. Именно в это время в атмосферу Юпитера врезался первый "вагон" "кометного поезда". Его поперечник был равен примерно 1 км. Четыре фрагмента (их размеры были от 1 до 2 км) столкнулись с Юпитером на следующий день. За семь дней на планету упало 24 фрагмента разрушившейся кометы.

Уже вечером 17 июля даже в небольшие телескопы можно было наблюдать поразительное зрелище: южное полушарие Юпитера, примерно посередине между экватором и южным полюсом, покрылось темными пятнами, каждое из которых было величиной с нашу Землю.

Кинетическая энергия падавших на Юпитер фрагментов кометного ядра была очень велика. Каждое падение завершалось грандиозным взрывом и сильной световой вспышкой. Так, например, при столкновении самого большого осколка, поперечник которого составлял около 3 км, выделилась энергия, в сотни миллионов раз превысившая энергию Тунгусского взрыва. Даже если бы только один кометный фрагмент упал на нашу Землю, то последствия были бы самые трагические. Поэтому не случайно на проблему защиты Земли от астероидно-кометной опасности земляне должны направить весь свой ум, силы и средства. В противном случае от всей земной цивилизации может не остаться и следа...