Александр Волков - 100 великих загадок астрономии

• Название: 100 великих загадок астрономии
• Автор: Александр Волков
• Жанр: Прочая научная литература

С той знаменитой январской ночи 1610 года, когда Галилей навёл свой телескоп на небо и открыл спутники Юпитера, многие учёные и энтузиасты последовали его примеру и открыли немало планет и звёзд, существование которых в настоящее время не подтверждается. И задолго до Галилея необъяснимые явления в космосе ставили в тупик мыслителей и будоражили умы обывателей. Сегодня – в XXI веке, несмотря на то, что современная наука продвинулась далеко вперёд, в астрономии накопилось множество открытий и наблюдений, которые требуют для своего объяснения новых теоретических построений. Все они, на первый взгляд, кажутся чрезвычайно сложными, но, учитывая опыт прошлого, ученые не спешат отступать.

О самых волнующих загадках современной астрономии рассказывает очередная книга серии.

---

Если бы Земля была ракетой, если бы ее оснастить ракетными двигателями… Подобная идея, кстати, приходила в голову новым архимедам, готовым сдвинуть Землю без всякой «точки опоры», но уж очень она опасна. Лучше довериться движителям, испытанным Природой, – законам Ньютона и Кеплера. Эти влиятельные формулы могут воплотиться для нас в образе астероида или кометы. Те и другие пригодны для astronomical engineering, «космической кройки» – искусства нового тысячелетия.

Между Юпитером и Марсом протянулся пояс астероидов. Множество малых планет снует здесь, иногда уклоняясь к Юпитеру, а то и к Земле. Все это дано «инженерам от астрономии» для своих опытов. Лучше всего им подошло бы небесное тело диаметром 100 километров. Его масса составляет 1022 граммов. Такой небольшой объект можно и впрямь оборудовать двигателями и направить в сторону Земли. Либо следует сбить его с курса серией направленных взрывов. Пролетая близ нашей планеты, он отдаст ей часть своей энергии – до 1027 джоулей. При этом радиус Земли увеличится примерно на тридцать километров.

Конечно, это немного, но ведь мы стронули с места «колесико», и, перекатываясь по небосводу, оно вновь и вновь будет возвращаться к Земле. Через каждые 6000 лет, по расчетам ученых, на расстоянии 10 тысяч километров от Земли станет проноситься астероид. Всякий раз нашу планету будет отбрасывать в сторону – словно волной пловца, мимо которого промчался катер. Примерно через шесть миллиардов лет Земля окажется на расчетной орбите – к этому времени раз и навсегда потревоженный астероид промчится мимо нее миллион раз.

В принципе, подобные маневры в чести у космических конструкторов. Еще в конце 1970-х годов, когда стартовал межпланетный зонд «Вояджер-2», его маршрут был рассчитан мастерски. Каждая планета, мимо которой пролетал зонд, словно «перекидывала» его к следующей планете. Гравитационное поле каждой из них придавало ему дополнительное ускорение.

Но одно дело раскачивать в космической пустоте небольшой летательный аппарат и другое дело – целый астероид, чье случайное падение может погубить жизнь на Земле. Да и легко ли сдвинуть его с места?

В распоряжении, прозвучавшем ранее: «Отдать 1027 джоулей энергии», нет и намека на то, что выполнить это очень трудно. Сказано мимоходом – словно просьба переставить в комнате стул! На самом деле мы не можем не понимать, какие громадные стихии вводим в игру. Чтобы наделить астероид таким количеством энергии, надо взорвать близ него почти 250 миллиардов атомных бомб, причем мощность каждой должна быть равна одной мегатонне, – это в 10 миллионов раз больше всего запаса ядерного оружия на нашей планете. Неужели, чтобы свершить этот план, все заводы должны перейти на выпуск атомных бомб? Ей-богу, прежде чем мы накопим такой невероятный арсенал оружия, оно – по всем законам драматургии – начнет взрываться у нас на Земле!

Нет, до взрывов дело не дойдет. Источником энергии станет мощный ядерный реактор. Сырьем послужит дейтерий (тяжелый водород). Сколько же надо сырья? Чтобы получить столько дейтерия, надо растопить ледяную комету диаметром около 100 километров. Еще двадцать астероидов такого же размера будет израсходовано ради добычи лития – он нужен при производстве трития, еще одного изотопа водорода.

И ведь это побочная проблема! Самое главное, как вмешаться в тончайший небесный механизм, не повредив его! Неожиданное движение астероида заставит отклониться и другие соседние планеты. По расчетам Корикански, радиус орбиты Юпитера, например, уменьшится после этого «космического футбола» на 1,5 миллиона километров. Придется постоянно корректировать орбиту астероида и для этого направлять его все ближе к Юпитеру или Сатурну. Как это получится, можно лишь гадать.

А что станется с Луной?! Двинувшись в сторону от привычной орбиты, Земля может потерять Луну. Это приведет к катастрофе. Ведь именно Луна стабилизирует климат на нашей планете. Чтобы не лишиться ее, надо будет все чаще направлять к Земле астероид или же удерживать его дальше от нашей планеты, невольно замедляя бегство из опасной части космоса.

И все-таки это не безнадежное предприятие. Это – дело будущего! «Никто не требует, чтобы задуманное непременно было выполнено, – подчеркивает автор идеи. – Кто угадает, что еще придумают наши потомки! Зато мы точно знаем, что Солнце со временем станет светить все ярче, и тогда придет пора действовать».

Пока возраст у космонавтики младенческий. Мы только учимся подолгу оставаться в стороне от своей колыбели – на околоземной орбите, – а уже мечтаем о том, как будем править целыми небесными телами, словно игрушечными машинками! Впрочем, можно и не замахиваться на эти грандиозные дела – можно выбрать что-то попроще, не сдвигая напропалую планеты, как стулья в комнате, где затеваем уборку. Можно заставить работать на себя те астероиды, что и так пересекают орбиту Земли. Можно отправиться на окраину Солнечной системы и доставить оттуда большое количество льда и руды, переправив их не на Землю, а, например, на Марс. «Быть может, наши потомки воссоздадут там условия, напоминающие земные, и обустроят на этой планете свои обширные колонии», – этой фразой Дональд Корикански лишний раз указал, в каком направлении будет развиваться космонавтика.

Как родилась Луна?

Вплоть до начала 2000-х годов рассматривалось несколько основных сценария происхождения Луны.

Наша «небесная соседка» могла сформироваться из того же газопылевого облака, что и Земля. Эту идею отстаивала, например, советская исследовательница Евгения Рускол. Луна и Земля возникли одновременно, образовав двойную планетную систему. Но почему тогда рядом с Марсом и Венерой не появилось своей Луны? Непонятна и аномалия железа: Земля содержит почти 35 % железа, Луна – всего 5 %. На Луне почти нет легкоплавких металлов. Очень заметно разнятся плотности обеих планет. Для Луны этот показатель составляет 3,3 грамма на кубический сантиметр, а для Земли – 5,5.

По другой гипотезе, Луна могла оказаться крупным астероидом, который случайно сблизился с Землей и был захвачен ею. В 1962 году такое предположение выдвинул американский геофизик Гарольд Юри. Однако сама по себе вероятность такого захвата почти равна нулю. Еще страннее было объяснить, почему изотопный состав лунных пород, – а в середине 1960-х – начале 1970-х годов советские автоматические станции и американские астронавты доставили на Землю большое число образцов лунного грунта, – так схож с составом верхних слоев нашей планеты. Именно эта схожесть убедила ученых в том, что происхождение Луны и Земли одинаковое.

Луноход-1　– первый советский исследовательский робот. Был доставлен на поверхность Луны 17　ноября 1970　г.

Вот и третий сценарий. Луна «отделилась» от Земли после столкновения нашей планеты с другим крупным небесным телом. Теперь большинство астрономов склоняются именно к этой гипотезе. На момент катастрофы Земля (точнее говоря, Протоземля) достигла 90 % своих нынешних размеров. Она уже обладала железным ядром, как и неизвестная планета, столкнувшаяся с ней. Большая часть ядра этого «космического молота» слилась с ядром Земли. А вот мантия и кора были отброшены после этого удара и, оказавшись на околоземной орбите, постепенно соединились друг с другом, образовав новую планету – Луну, которая расположилась на расстоянии в 20–30 тысяч километров от поверхности Земли. Значительная часть земной коры также была снесена этим ударом и пошла на «строительство» Луны. Это случилось 4,527 миллиарда лет назад.

Впервые гипотезу «Большого удара» независимо друг от друга выдвинули в 1975–1976 годах две группы американских астрономов: Уильям Хартман и Дональд Дэвис из Института планетарных исследований в Тусоне (Аризона), а также Альфред Камерон и Уильям Уорд из Гарвардского центра астрофизики (Массачусетс). Они обосновали ее разными способами, но в итоге пришли к очень схожему результату.

В 1980-е годы этот необычный сценарий стал завоевывать популярность, поскольку все больше фактов говорило о том, что Земля вскоре после своего рождения столкнулась с небесным телом величиной с Марс. Например, это объясняло, почему Луна содержит так мало железа. Разбившаяся планета в конце концов получила название Тейя (Фея).

Столкновение двух крупных небесных тел было поистине катастрофой космических масштабов. Поверхность нашей планеты, раскалившись до 4 тысяч градусов, превратилась в кипящее месиво. Сразу после удара Земля в течение часа светилась ярче Солнца. Огромное облако пыли взметнулось над ней; постепенно оно сгущалось, сливаясь с обломками Тейи. Из этой пыли, из этих бесчисленных глыб и камней и образовалось новое небесное тело – Луна.

Появившаяся в начале 2000-х годов компьютерная модель (ее автор – американский астрофизик Робин Кануп) свидетельствовала, что Земля во многом выиграла от той коллизии, не только «приобретя» Луну, но и значительно увеличившись в размерах. Железное ядро Тейи пронзило поверхность нашей планеты и слилось с земным ядром. Что же касается Луны, то расчеты показывали, что она могла возникнуть из обломков Тейи за несколько сотен, в крайнем случае, тысяч лет.