Владимир Гетман - Внуки Солнца

• Название: Внуки Солнца
• Автор: Владимир Гетман
• Издательство: Наука
• Жанр: Детская образовательная литература
• Год: 1989

Астероиды, кометы, метеорные тела, в бесчисленном множестве «населяющие» межпланетное пространство, все больше приковывают внимание ученых и любителей астрономии. Таинственный Икар, знаменитая комета Галлея, тысячи небесных камней, забнтых в Землю космическими ударами, потрясающие воображение болиды, огненными шарами проносящиеся по небу, ливни «падающих звезд» — все это связано с малыми телами Солнечной системы. Их описанию и посвящена эта книга.

Для школьников 6—10-х классов, любителей астрономии, интересующихся проблемами науки сегодняшнего дня.

---

Наблюдаются соизмеримости и в системах спутников планет. Прекрасная иллюстрация — четыре галилеевых спутника Юпитера: Ио, Европа, Ганимед и Каллисто. Со времени их первого наблюдения Галилеем в 1610 году эти спутники уже более 370 лет находятся «под контролем» астрономов. За это время спутники совершили почти 100 тысяч оборотов вокруг Юпитера, не нарушив своих соизмеримостей.

А вот и Фаэтон!

Однако вернемся к поясу астероидов. Помните, с чего все началось? С правила Тициуса — Воде, с поиска недостающей планеты, с обнаружения Цереры и тысяч крупных и мелких астероидов. И уже на заре всех этих событий ученых интересовал вопрос, как же образовался этот поразительный «шлейф» малых планет. Если заглянуть в табл. 1, то видно, что правило Тициуса — Боде говорит нам о том, что пятая планета должна была бы находиться на расстоянии 2,8 а. е. от Солнца. Так может быть, такая планета действительно существовала? Не тысячи и миллионы мелких астероидов, а одна большая, нормальная планета?

Но почему ее нет сейчас? Возможно, произошла чудовищная космическая катастрофа, в результате которой пятая по счету планета погибла, взорвалась, распалась, и лишь бесконечное множество ее осколков остались немыми свидетелями страшной трагедии.

Впрочем, немыми ли? Да ни в коем случае! Пояс астероидов — это уникальная подсказка природы, помогающая подобрать ключи к решению проблемы о механизме образования планет.

Еще известный немецкий астроном и врач Генрих Ольберс, открывший Палладу и Весту, высказал гипотезу о существовании когда-то планеты. От чудовищного внутреннего или внешнего удара планета взорвалась, породив тучи астероидов и космической пыли.

По греческой мифологии сын бога солнца Гелиоса Фаэтон вывел без спроса золотую колесницу своего отца, запряженную парой огнедышащих коней, и устроил шумные катанья. Носясь с бешеной скоростью, олимпийский лихач не справился с управлением на каком-то небесном вираже и разбился вдребезги вместе с дорогой колесницей и чудо-рысаками. Именно поэтому гипотетическая планета названа Фаэтоном.

Сто пятьдесят лет гипотеза Ольберса о Фаэтоне будоражила умы людей. Возможно, и вам симпатична мысль о том, что некогда существовала пятая планета, которую постигла такая необычная участь. Однако не будем спешить.

Мы уже знаем, что определенные группы астероидов имеют сходные орбиты. Логично предположить, что если астероиды возникли в результате разрушения планеты при столкновении или при взрыве, то их орбиты должны были бы пересекаться в той точке пространства, в которой произошла катастрофа. Ведь именно из этой точки веером или параллельным потоком устремились продукты распада в самостоятельный путь вокруг Солнца. Однако такой точки в поясе астероидов не существует.

Вот досада! Но не надо отчаиваться. Не исключено, что могучий Юпитер растрепал остатки планеты до такой степени, что орбиты потеряли свой первоначальный вид. Но даже если это так, сторонникам Фаэтона придется преодолеть еще немало порогов и подводных камней. Мы вернемся к этой проблеме после того, как обсудим некоторые нюансы внутреннего «общежития» в поясе астероидов.

В процессе этого общежития происходят взаимные столкновения малых планет, в результате которых оба столкнувшихся тела дробятся на более мелкие осколки. Путем несложных рассуждений мы убедимся, что с течением времени частота взаимных столкновений возрастает.

Если в поясе астероидов движутся два тела с радиусами R1 и R2, то вероятность их взаимного столкновения пропорциопальна сумме их поперечных сечений: πR12 + πR22. Пусть после столкновения каждый из астероидов раздробился на 8 одинаковых осколков. Обозначим радиусы образовавшихся осколков через r1 и r2. Запишем условия равенства объемов первоначальных тел и образовавшихся осколков:

откуда получим

Вероятность дальнейшего столкновения между любыми двумя из образовавшихся 16 осколков пропорциональна сумме всех их поперечных сечений:

Вы видите, что эта величина в два раза больше, чем сумма поперечных сечений двух первоначальных астероидов, т. е. частота столкновений возросла. Можете себе представить, какие разрушительные процессы протекают в поясе астероидов. По образному выражению немецкого астрофизика А. Унзольда, «пояс астероидов — это каменоломня Солнечной системы!»

Часть космического щебня, образовавшегося в астероидной дробилке, разлетается «по белу свету» и достигает орбиты Земли. Влетая в атмосферу нашей планеты с огромными скоростями, мелкие осколки астероидов сгорают в ней дотла, а остатки более крупных достигают земной поверхности. Такие космические «гостинцы» называются метеоритами. К большому удовольствию ученых, которые собирают и изучают метеориты, количество небесных камней, выпадающих на Землю, достаточно велико. Ежегодно падают несколько сотен тонн метеоритов, которые могут быть найдены. Однако из них почти 75 % падают в моря и океаны, а подавляющая часть «сухопутных» метеоритов — в ненаселенные или почти ненаселенные районы. И тем не менее коллекции многих стран весьма представительны. Это уникальный материал, доставляемый в физические и химические лаборатории самой природой. В тех случаях, когда удавалось наверняка определить орбиту найденного метеорита, она однозначно указывала, что объект исследования прибыл из пояса астероидов.

Таким образом, при решении вопроса о происхождении пояса астероидов нужно в первую очередь привлечь прямые и косвенные сведения, доставляемые нам именно метеоритами.

Еще в 50-х годах нашего столетия против трогательной гипотезы Ольберса о Фаэтоне появились первые, но убедительные возражения, основанные как раз на данных о метеоритах. Во-первых, было показано, что метеориты неоднородны по химическому составу и, во-вторых, что они никак не могут быть продуктами разрушения большой планеты, подобной Земле или Марсу, поскольку тогда они ни за что не смогли бы сохранить свою кристаллическую структуру. В недрах массивной планеты такая структура неминуемо была бы разрушена. Наконец, очень тонкие, безупречные в методическом плане физико-химические исследования структуры, состава и других характеристик метеоритов вообще привели к выводу, что метеоритное вещество могло формироваться и прийти к сегодняшнему состоянию только в небесных телах астероидных масс и размеров.

Что случилось с динозаврами?

В начале 70-х годов была предпринята попытка спасти гипотезу о Фаэтоне. Была вычислена его гипотетическая масса и показано, что разрушение произошло около 16 миллионов лет назад. Осталось дело за малым — установить причину взрыва. Тщательно были проанализированы все возможные источники энергии, способные реально привести к катастрофе такого масштаба. И оказалось, что их энергия в тысячи и десятки тысяч раз слабее необходимой. Оставалось одно — «идти на поклон» к всемогущему Юпитеру. И что же? Неужели он? Да, представьте себе. Оказалось, что тесное сближение с этим гигантом могло бы привести к разрушению Фаэтона.

Ага! Наконец-то! Решающий аргумент? Последняя капля?

Как бы не так! Если бы такое сближение произошло, то оно было бы роковым для Фаэтона, но не осталось бы без последствий и для самого Юпитера. Система его галилеевых спутников была бы искорежена возмущениями до такой степени, что на ее восстановление даже гигант Юпитер затратил бы 2 миллиарда лет! А мы оперируем датой катастрофы всего 16 миллионов лет назад… Да, по-видимому, и для многих форм жизни на Земле такая катастрофа в Солнечной системе не прошла бы бесследно. Дело нешуточное.

Против разрушения массивной планеты, да к тому же произошедшего всего 16 миллионов лет назад, есть еще аргумент. Падения крупных осколков астероидов на Землю завершаются образованием кратеров на ее поверхности. Наша планета хранит на своем теле немало гигантских космических ран, называемых астроблемами. Так, на территории нашей страны крупнейшая астроблема обнаружена недалеко от устья реки Попигай на севере Сибири. Исследования показали, что астроблема возникла при падении астероида диаметром в несколько километров 30 миллионов лет назад. При этом образовался кратер чудовищных размеров — поперечник его составлял около 100 километров! Со временем кратер постарел, разрушился, был затянут наносами и окончательно потерял свой некогда впечатляющий вид. Кстати, на одной из таких затянутых временем астроблеме стоит город Калуга. Из тех астроблем, которые выявлены сейчас, многие чрезвычайно стары: возраст некоторых из них достигает 700 миллионов лет!

Вы, вероятно, слышали, дорогие читатели, что 65 миллионов лет назад на Земле произошло нечто труднообъяснимое. В результате какого-то грозного и, по-видимому, внезапного события вымерли целые виды животного мира. Навсегда исчезли динозавры, летающие ящеры и другие «сказочные» представители фауны. Эпоха вымирания продолжительностью всего около 200 лет уничтожающим смерчем пронеслась по временной шкале нашей планеты. Осадочные породы океанических отложений, сформировавшихся в то время, дают нам документальные подтверждения скоротечности драматизма смертоносного события.