Космос

Саган Карл

Если такое столкновение произойдет сегодня, то по ошибке, особенно в момент паники, его могут принять за ядерный взрыв. Падение кометы способно вызвать все эффекты, характерные для мегатонного ядерного взрыва, в том числе грибовидное облако, за двумя исключениями: не будет гамма-излучения и радиоактивных осадков. Может ли редкое, но естественное явление – падение крупного кометного обломка – привести к развязыванию ядерной войны? Странный был бы сценарий: небольшая комета падает на Землю, как это случалось и раньше с миллионами других комет, и наша цивилизация немедленно самоуничтожается. Не мешало бы нам побольше узнать о кометах, столкновениях и катастрофах. Вот, например, 22 сентября 1979 года американский спутник «Вела» зарегистрировал яркую двойную вспышку света где-то на границе южной Атлантики и западной части Индийского океана. В первую очередь возникло предположение, что это были тайные испытания созданных в ЮАР или в Израиле маломощных ядерных зарядов (килотонны две, примерно в шесть раз меньше, чем у бомбы, сброшенной на Хиросиму). Политические последствия очень серьезно изучались во всем мире. Но что, если эти вспышки вызвало падение небольшого астероида или кометы? Данное объяснение было признано наиболее вероятным, когда воздушная разведка не обнаружила в районе вспышек никаких следов радиоактивности. Вот пример того, как опасно в наш ядерный век не уделять должного внимания ударам из космоса.

Кометы большей частью состоят изо льда – замерзшей воды (Н₂O) с небольшими примесями метана (СН₄) и аммиака (NH₃). Вторгаясь в атмосферу Земли, обломок кометы скромных размеров порождает огромный сияющий болид, способный воспламенять деревья, и мощную ударную волну, которая может повалить лес и регистрируется по всему миру. Однако вовсе не обязательно, что на поверхности образуется крупный кратер. При входе в атмосферу

все льды могут растаять. В таком случае отыщется лишь небольшое число фрагментов кометы – скорее всего, только редкие крупицы неледяных составляющих кометного ядра. Советский ученый Е. Соботович обнаружил большое количество микроскопических алмазов, разбросанных на месте падения Тунгусского метеорита. Такие алмазы уже находили прежде в упавших метеоритах, происхождение которых могло быть связано с кометами.

Если в ясную погоду с наступлением темноты внимательно, не отвлекаясь, понаблюдать за небом, то прямо над головой иногда удается заметить короткую вспышку метеора. В некоторые ночи, всегда приходящиеся: на одни и те же календарные даты, выпадает шанс полюбоваться метеорным потоком – своеобразным природным фейерверком [49] , небесным шоу. Эти метеоры мельче горчичного зернышка, скорее оседающая пыль, чем падающие звезды. Входя в земную атмосферу, метеорные частицы разогреваются под действием трения, на мгновение ярко вспыхивают и погибают на высоте около 100 километров. Метеоры – это остатки разрушившихся комет [50] . Старые кометы, многократно проходя вблизи Солнца и разогреваясь, подвергаются распаду, испарению и прекращают свое существование. Их остатки рассеиваются вдоль всей кометной орбиты. Там, где эта орбита пересекается с земной, нас поджидает метеорный рой. Какой-то своей частью рой всегда приходится на один и тот же участок земной орбиты, и поэтому метеорный поток каждый год наблюдается в один и тот же день. 30 июня 1908 года был день метеорного потока Бета-Таурид, связанного с кометой Энке. Возможно, первопричиной Тунгусского феномена послужил обломок именно этой кометы – фрагмент, который оказался значительно крупнее крошечных песчинок, вызывающих безобидные вспышки метеоров.

49

Последние несколько лет особенно высокую активность демонстрирует метеорный поток Леонид, максимум которого наблюдается ежегодно 17-18 ноября. В 2001 г. наблюдатели в некоторые моменты фиксировали более тысячи метеоров в час. – Пер.

50

Предположение о связи между метеорами, метеоритами и кометами впервые высказал Александр Гумбольдт в своей всеохватной популяризаторской работе «Космос», публиковавшейся с 1845 по 1862 г. Именно чтение ранних работ Гумбольдта подвигло Чарлза Дарвина к попытке объединить географические исследования с естественной историей. Вскоре после этого он согласился занять место натуралиста на борту корабля «Бигл», и в итоге появилась книга «Происхождение видов». – Авт.

Кометы всегда были источниками страха и суеверного трепета. Их неожиданное появление бросало вызов представлению о неизменном и божественном упорядоченном Космосе. Казалось невероятным, что приковывающая к себе взгляд полоса молочно-белого пламени, которая каждую ночь восходит и заходит вместе со звездами, появилась безо всякой на то причины и не является каким-либо предзнаменованием. Так возникла идея, будто кометы – это предвестницы катастроф, знаки божественного гнева, что они предсказывают смерть правителей и гибель царств. Вавилоняне считали кометы небесными бородами. Греки говорили о струящихся волосах, арабы – о пылающих мечах. Во времена Птолемея кометы были тщательно классифицированы по форме на «лучи», «трубы», «кувшины» и тому подобное. Птолемей верил, что кометы приносят войны, жаркую погоду и «потрясение устоев». Некоторые средневековые изображения комет похожи на неопознанные летающие распятия. Андреас Целициус, глава лютеранский церкви и епископ Магдебургский, опубликовал в 1578 году «Теологическую памятку о новой комете», в которой проводилась мысль, будто «густой дым человеческих грехов, зловонный и отвратительный пред ликом Господа, поднимаясь каждый день, каждый час, каждое мгновение, постепенно становится настолько плотным, что образует кометы с вьющимися и заплетающимися волосами, которые в конце концов воспламеняются от огненного гнева Высшего Небесного Судии». На это ему возражали, что, будь кометы дымом грехов, они постоянно пылали бы в небесах.

Самая древняя запись о появлении кометы Галлея (она же самая древняя запись о кометах) обнаружена в китайской «Книге принца Хуай-нана», сопровождавшего правителя У в военном походе. Это был 1057 год до нашей эры. Сближением кометы Галлея с Землейв 66 году, вероятно, можно объяснить упоминание Иосифом Флавием меча, который целый год висел над Иерусалимом [51] . В 1066 году норманны были свидетелями очередного возвращения кометы Галлея. Поскольку для них это стало предзнаменованием падения некоего королевства, комета в каком-то смысле ускорила вторжение в Англию Вильгельма Завоевателя. Появление кометы отражает своеобразная хроника того времени – гобелен из Байё. В 1301 году Джотто, один из основоположников современной реалистической живописи, засвидетельствовал другое появление кометы Галлея и запечатлел ее в сцене Рождества Христова. Великая комета 1466 года – еще один визит кометы Галлея – вызвала панику в христианской Европе; христиане опасались, что Господь, посылающий кометы, может быть на стороне турок, которые недавно захватили Константинополь.

51

Иудейский историк Иосиф Флавий (37 – после 100) именно с этим явлением связывает пожар в храме Иерусалима в 70 г.: «...и были ясные знаки Господни, и сияла в небе над городом комета целый год, и было это светило как карающий меч» (Bild der Wissenschaft. 1994. № 7. С. 64-67).
– Пер.

Ведущие астрономы XVI-XVII веков были в восторге от комет, и даже Ньютон не остался к ним равнодушным. Келлер писал, что кометы носятся по космосу, «как рыбы по морю», но постепенно рассеиваются солнечным светом, поскольку кометные хвосты всегда направлены в сторону, противоположную Солнцу. Дэвид Юм, во многих отношениях бескомпромиссный рационалист, по-видимому, в шутку рассуждал о том, что кометы могут быть репродуктивными клетками – яйцами или спермой – планетных систем и что планеты вступают в своего рода межзвездное соитие. Ньютон, еще в студенчестве, до изобретения телескопа-рефлектора, провел немало бессонных ночей, пытаясь невооруженным глазом отыскать на небе кометы, и так усердствовал, что даже заболел от истощения. Вслед за Тихо Браге и Кеплером Ньютон пришел к выводу, что кометы, видимые с Земли, движутся не в атмосфере нашей планеты, как считал Аристотель и многие другие ученые, но находятся гораздо дальше Луны, хотя и ближе, чем Сатурн. Подобно планетам, кометы излучают отраженный солнечный свет, «и сильно ошибаются те, кто помещает их столь же далеко, как и неподвижные звезды; если бы это было так, кометы могли бы получать от нашего Солнца не больше света, чем планеты получают от неподвижных звезд». Ньютон показал, что кометы, подобно планетам, движутся по эллипсам: «Кометы – это особый вид планет, обращающихся вокруг Солнца по очень вытянутым орбитам». Эта демистификация, выразившаяся в предсказании регулярности кометных орбит, привела к тому, что друг Ньютона, Эдмунд Галлей, рассчитал в 1707 году, что кометы 1531, 1607 и 1682 годов были явлениями с 76-летним интервалом одной и той же кометы. И Галлей предрек ее возврат в 1758 году. Строго в указанное время комета возникла на небосводе и была, уже после смерти ученого, названа его именем. В истории человечества комета Галлея сыграла интересную роль, и, возможно, она станет первой небесной гостьей, к которой будет запущен космический зонд, во время ее очередного прилета в 1986 году [52] .

52

Комета Галлея действительно стала первой кометой, исследованной при помощи космических аппаратов. В 1986 г. на сближение с ней вышли сразу пять космических аппаратов. Две советские межпланетные станции, «Вега-1 и -2»-, сблизились с ядром кометы до расстояния 8-9 тыс. км. Перед встречей с кометой Галлея эти станции исследовали Венеру. Космический аппарат «Джотто», запущенный Европейским космическим агентством и названный в честь знаменитого итальянского художника, который изобразил комету Галлея на картине «Поклонение волхвов» (1303), приблизился к ядру кометы на расстояние всего около 600 км. В изучении кометы участвовали также два японских зонда – «Суиссеи» (максимальное сближение 150 тыс. км) и «Сакигаке». – Пер.

Современные планетологи иногда утверждают, что столкновения с кометами могли дать существенный вклад в формирование планетных атмосфер. Например, вся вода, обнаруживаемая сегодня в атмосфере Марса, могла бы появиться в результате падения небольшой кометы. Ньютон писал, что вещество, составляющее хвосты комет, рассеивается в межпланетном пространстве и мало-помалу притягивается находящимися поблизости планетами. Он был убежден, что Земля постоянно теряет воду, которая «тратится в ходе произрастания и гниения и превращается в сухую почву... Жидкости, если они не поставляются извне, должны постоянно убывать и наконец совершенно исчезнуть». Похоже, Ньютон считал, что земные океаны имеют кометное происхождение и что жизнь возможна лишь потому, что на планету падает кометное вещество. В своих мистических размышлениях он идет еще дальше: «Более того, я подозреваю, что именно из комет в основном поступает дух, который в действительности является самой малой, но при этом самой сложной и самой полезной составляющей нашего воздуха и потому столь необходим для поддержания жизни и всего нашего существования».

Еще в 1868 году астроном Уильям Хёггинс [53] обнаружил, что некоторые детали в спектрах кометы и природного горючего или нефтяного попутного газа совпадают. Так Хёггинс открыл в составе комет органическое вещество; в последующие годы в кометных хвостах была выявлена цианогруппа CN, состоящая из атомов углерода и азота, молекулярный фрагмент которой служит основой цианидов. Когда в 1910 году Земля должна была пройти сквозь хвост кометы Галлея, многие люди ударились в панику. Они упустили из виду, что хвост кометы невероятно разрежен и опасность отравления во много раз меньше той, которую уже в 1910 году создавали промышленные выбросы в крупных городах.

53

Хёггинс (Huggins), Уильям (1824-1910) – английский астроном, одним из первых применил в астрономии спектральный анализ и фотографию. В 1864 г. окончательно установил существование газовых туманностей. Занимался исследованием химического состава звезд. В 1868 г. определил лучевые скорости ряда ярких звезд по сдвигу линий в их спектрах. Показал, что спектры комет отличаются от спектров газовых туманностей; указал, что в спектрах комет существуют полосы углерода Одним из первых наблюдал протуберанцы на Солнце вне затмения. В 1882 г. получил фотографию внезатменной солнечной короны. В 1902-1905 гг. исследовал спектр радия. – Пер.

Разъяснения почти никого не успокоили. Вот, например, заголовки из сан-францисской «Кроникл» от 15 мая 1910 года: «Кометная газовая камера величиной с дом», «Муж исправляется из-за прилета кометы», «Нью-Йорк чудит из-за кометы». Лос-анджелесская «Экземинер» взяла шутливый тон: «Эй! Комета вас еще не нацианидила? <...> Все человечество ждет бесплатная газовая камера», «В ожидании „шумного веселья"», «Многие ощущают запах циана», «Жертва залезла на дерево, пробует позвонить на комету». В 1910 году люди спешили устроить вечеринку, покутить напоследок, пока отравление цианом не привело к концу света. Предприимчивые бизнесмены вразнос торговали противокометными пилюлями и газовыми масками. Последние явились мрачными провозвестниками сражений Первой мировой войны. Недоразумения, связанные с кометами, случаются и в наши дни. В 1957 году я был аспирантом в обсерватории Йеркиса при Чикагском университете. Однажды ночью, оставшись дежурить в одиночестве, я услышал настойчивый телефонный звонок. Голос, выдававший порядочную степень опьянения, произнес в трубке: «Дайте мне потолковать с аштрономом!» – «Чем могу быть полезен?» – «Да у нас тут, в Уилметте, в саду вечеринка, так вот в небе какая-то странная штуковина висит. И что забавно, если на нее прямо глядишь – исчезает. А если не смотришь – снова появляется». Наиболее чувствительная часть сетчатки находится в стороне от центра поля зрения. Тусклую звезду или другой объект можно заметить, немного отведя взгляд. Я знал, что на небе в то время была едва различимая невооруженным глазом комета Аренда-Роланда, которую недавно открыли. Поэтому я сообщил, что, вероятно, он видит комету. Последовала продолжительная пауза, а затем вопрос: «Чё еще за комета?» «Комета, – ответил я, – это такой снежный шар поперечником в одну милю». И вновь повисла пауза, еще более долгая, и на том конце потребовали: «Дай-ка мне поговорить с настоящим аштрономом!» Интересно, каких привидений будут страшиться политические лидеры, когда в 1986 году комета Галлея появится вновь, какие еще глупости выплеснутся на нас? [54] Хотя планеты движутся вокруг Солнца по эллиптическим орбитам, эти орбиты не слишком вытянуты. На первый взгляд они вообще неотличимы от окружностей. Зато кометы, особенно долгопериодические, имеют отчетливо выраженные эллиптические орбиты. В сравнении с планетами – старожилами внутренних областей Солнечной системы – кометы здесь новички. Почему орбиты планет почти круговые и значительно отстоят одна от другой? Будь их орбиты сильно вытянутыми, пути планет пересекались бы и рано или поздно произошло бы столкновение. В ранний период истории Солнечной системы, вероятно, было множество планет, пребывающих на стадии формирования. Те, что двигались по эллиптическим пересекающимся орбитам, имели предрасположенность к столкновениям и саморазрушению. Тем же, чьи орбиты приближались к круговым, выпадало больше шансов вырасти и уцелеть. Орбиты современных планет – это пути выживших в коллизионном естественном отборе, спокойная зрелость Солнечной системы, одержавшей победу в эпоху катастрофических столкновений.

54

Очередной визит кометы Галлея обошелся без сколько-нибудь существенного всплеска суеверий. Вероятно, большую роль сыграли программы исследования ее при помощи космических аппаратов. К тому же в этот раз знаменитая комета выглядела не слишком впечатляюще. Последнее десятилетие ХХ в. подарило нам еще две яркие кометы – Хейла–Боппа и Хийакутаке, – появление которых широко освещалось прессой, но почти исключительно как астрономическое явление. Тем не менее новая фобия в мире все же возникла, но на этот раз она связана с вполне реальной, хотя и маловероятной угрозой падения на землю астероида или кометы. В прессе периодически появляются сообщения об обнаружении астероида, который в ближайшие годы неминуемо сотрет цивилизацию с лица земли. Астрономы в США, Европе и России уже наладили систему слежения за потенциально опасными объектами, однако среди них нет пока ни одного, который представлял бы реальную угрозу для человечества. На сегодня гораздо больший ущерб наносит не падение на Землю небесных тел, а периодические всплески паники по этому поводу. – Пер.

На самых окраинах Солнечной системы, во мраке далеко за пределами планетных орбит, расположено громадное сферическое облако из триллионов кометных ядер, которое обращается вокруг Солнца не быстрее участников автомобильной гонки «Индианаполис-500» [55] . Типичные кометы выглядят как гигантские кувыркающиеся в пространстве снежки поперечником около одного километра. Большинство из них никогда не нарушают условную границу, проведенную по орбите Плутона. Но иногда проходящая мимо звезда производит в кометном облаке гравитационные возмущения, и некоторые кометы оказываются на очень вытянутых эллиптических орбитах, ведущих в сторону Солнца. После сближения с Юпитером или Сатурном путь такой кометы может вновь измениться под воздействием их тяготения, и она станет возвращаться во внутренние области Солнечной системы примерно раз в столетие. Где-то между орбитами Юпитера и Марса комета нагревается и начинает испаряться. Вещество, истекающее из солнечной атмосферы – солнечный ветер, – уносит частицы пыли и льда прочь от кометы, начиная формировать ее хвост. Если бы Юпитер имел в поперечнике один метр, наша комета была бы меньше пылинки, однако хвост ее, когда он полностью разворачивается, сравним по размерам с расстоянием между планетами. Показываясь на земном небосводе, комета всякий раз сеет суеверный ужас в душах землян. Но в конце концов жителям Земли удалось понять, что это небесное тело, обретающееся далеко за пределами атмосферы, среди планет. Они вычислили его орбиту, и, возможно, уже недалек тот день, когда будет запущен небольшой космический аппарат для исследования гостьи, прибывшей к нам из царства звезд.

55

Земля удалена от Солнца на расстояние r , равное 1 астрономической единице (150 000 000 км). Протяженность ее почти круговой орбиты составляет 2r 10⁹ км. Каждый год наша планета проходит этот путь, совершая один оборот по орбите. Один год равен 3•10⁷ с. Таким образом, орбитальная скорость Земли составляет 10⁹ км/(310⁷ с) 30 км/с. Теперь рассмотрим сферическое облако комет, которые, по убеждению многих астрономов, обращаются вокруг Солнца на расстоянии около 100 000 астрономических единиц – это почти полпути до ближайшей звезды. Из третьего закона Кеплера (см. с. 106-107} следует, что период обращения любой такой кометы вокруг Солнца составляет около (10⁵)^3/2 = 10^7,5 3•10⁷ с, или 30 млн. лет. Для внешних областей Солнечной системы один оборот вокруг Солнца – это порядочное время. Длина кометной орбиты составляет 2 r = 2 • 10⁵ • 1,5 10⁸ км 10" км, а скорость ее движения не превосходит 10¹⁴ км/10¹⁵ с - 0,1 км/с 360 км/ч. – Авт.