Журнал «Вокруг Света» №12 за 2005 год
Шрифт:
Бомбометание в космосе
Проникнуть в глубь ядра кометы и узнать свойства материала не только на поверхности кометного ядра, но и в его недрах — такая задача была поставлена перед американской автоматической станцией Deep Impact («Сильный удар»), запущенной в самом начале 2005 года в сторону кометы Темпеля-1. Эта комета имеет удлиненное ядро размером 11х5х5 км (немного меньше, чем у кометы Галлея), совершающее один оборот вокруг своей оси за 42 часа. Приблизившись к цели, станция легла на параллельный с ней курс. Через некоторое время от нее отделился аппарат Impactor («Ударник»), состоявший в основном из крупных блоков меди. Пока аппарат подлетал к ядру кометы, с ним столкнулось несколько небольших частиц, немного изменивших траекторию «Ударника». Используя датчики, настроенные на поиск самого яркого объекта, аппарат восстановил нужное направление движения и продолжил путь к намеченной цели.
Спустя сутки, 4 июля 2005 года, Impactor на огромной скорости 10,3 км/с (37 000 км/ч) столкнулся с кометой. При этом из-за громадной температуры, возникшей при ударе, произошел тепловой взрыв, превративший аппарат размером с бытовую стиральную машинку, массой 370 кг в облако пыли и газа. Что касается кометы — вещество ее поверхностного слоя выбросило взрывом на большую высоту. При этом была вспышка света, очень удивившая исследователей, поскольку она оказалась более яркой, чем ожидалось. Выброшенный материал полностью рассеялся лишь спустя 12 часов. Обработка данных, полученных при наблюдении этого столкновения, показала, что вещество верхнего слоя кометы сильно отличается от того, которое там ожидали обнаружить. Считалось, что ее ядро представляет собой огромную глыбу льда с включениями каменных горных пород, возможно, в виде мелких обломков вроде щебня. На самом деле оказалось, что ядро кометы состоит из очень рыхлого материала, напоминающего даже не кучу камней, а громадный ком пыли, поры в котором составляют 80%.
Когда произошло столкновение зонда с ядром кометы, то выброшенное вещество взлетело узким высоким столбом. Такое возможно лишь при очень рыхлом и легком грунте. Будь ее вещество плотнее, разлет выбросов оказался бы ниже и шире, а если бы комета была каменной, то материал разлетался бы в виде низкой и широкой воронки. Результаты этого эффектного эксперимента в космосе привели к появлению новой модели строения ядра комет. В прошлом ядро считали загрязненным снежным шаром или заснеженным комком грунта, а теперь его рассматривают как весьма рыхлое тело, немного удлиненной формы (вроде картофелины), состоящее из порошка или пыли. Остается неясным, как в такой «пушистой» субстанции могут сохраняться кратеры, холмы и резкие уступы поверхности, которые отчетливо видны на снимках ядра кометы Темпеля-1, полученных как с самой станции Deep Impact, так и с отделившегося от нее ударного аппарата, который передал последние изображения совсем незадолго до столкновения. На этих подробных снимках видно, что поверхность не сглажена и не покрыта пылью — она имеет весьма отчетливые, резкие формы рельефа и выглядит примерно так же, как поверхность Луны, — с множеством кратеров и небольших холмов. Пытаясь соединить полученные данные в единую картину, исследователи вспомнили о небезызвестном Тунгусском метеорите.
Залп по Юпитеру
В 1994 году комета Шумейкеров—Леви-9 подошла слишком близко к Юпитеру и была попросту разорвана его гравитационным полем на 23 фрагмента размером до 2 км. Эти обломки, вытянувшись в одну линию, наподобие нитки бус или железнодорожного состава, продолжали свой полет наперерез Юпитеру, пока не столкнулись с ним. Падение кометы Шумейкеров—Леви-9 на Юпитер стало наиболее необычным из когда-либо наблюдавшихся событий в Солнечной системе. Растянувшись на 1,1 млн. км (это втрое больше, чем от Земли до Луны), кометный «экспресс» стремительно двигался к своей конечной станции — Юпитеру. Целую неделю, с 16 по 22 июля 1994 года, длился своего рода пулеметный залп по планете. Одна за другой происходили гигантские вспышки, когда очередной обломок кометы входил в атмосферу Юпитера с гигантской скоростью 64 км/с (230 тыс. км/ч). В процессе падения нарушения в структуре радиационных поясов вокруг планеты достигли такой степени, что над Юпитером появилось очень интенсивное полярное сияние. Обширный пояс планеты от 40° до 50° южной широты оказался испещренным яркими округлыми образованиями — следами атмосферных вихрей над местами падения обломков. В мощной газовой оболочке Юпитера, состоящей на 90% из водорода, эти «воронки» продолжали вращаться еще продолжительное время, пока атмосфера постепенно не восстановила свою обычную циркуляцию в виде серии поясов, параллельных экватору, и планета приняла свой привычный «полосатый» облик.
Объекты «неизмеримой дали»
Кометы — весьма зрелищные, но наименее изученные объекты Солнечной системы. Даже то, что они расположены далеко от Земли, стало известно сравнительно недавно. Древние греки, например, полагали, что эти небесные объекты — явления в земной атмосфере. Лишь в 1577 году датский астроном Тихо Браге доказал, что расстояние до комет больше, чем до Луны. Однако их все еще считали чужеродными странниками, которые случайно вторгаются в Солнечную систему, пролетают ее насквозь и навсегда «отходят в неизмеримую даль». До открытия Ньютоном закона всемирного тяготения не было объяснения тому, почему кометы появляются на земном небосводе и исчезают. Галлей показал, что они движутся по замкнутым вытянутым эллиптическим орбитам и неоднократно возвращаются к Солнцу. Их не так уж много — за века наблюдений зафиксировано лишь около тысячи. 172 являются короткопериодическими, то есть они пролетают вблизи Солнца не менее одного раза за 200 лет, но большинство из комет делают один пролет за время от 3 до 9 лет. Их путь по Солнечной системе обычно ограничивается орбитой самой дальней из планет — Плутона, то есть превышает расстояние от Земли до Солнца не более чем в 40 раз. Такие кометы наблюдались с Земли многократно. Большинство же комет движется по сильно вытянутым орбитам, уводящим их далеко за пределы Солнечной системы. Такие долгопериодические кометы наблюдают лишь один раз, после чего они исчезают из поля зрения землян на несколько тысяч лет. Названия кометы получают по фамилии первооткрывателя (комета Черных, комета Копфа), а если таковых двое или даже трое, то перечисляют всех (комета Хейла — Боппа, комета Чурюмова — Герасименко). Когда же один человек обнаружил несколько комет, то после фамилии добавляется номер (комета Вильда-1, комета Вильда-2).
Что взорвалось над Тунгуской?
В свое время научным сюрпризом стали результаты расчетов плотности Тунгусского метеорита, выполненные 30 лет назад, в 1975 году, специалистами в области аэродинамики и баллистики академиком Георгием Ивановичем Петровым, директором — основателем Института космических исследований, и доктором физико-математических наук Владимиром Петровичем Стуловым. Многие сочли полученную величину просто-напросто нереальной — ведь из расчетов этих математиков следовало, что над Сибирью в 1908 году взорвалось небесное тело, плотность которого была в 100 раз меньше, чем у воды, — она не превышала 10 мг/см3 . Таким образом, Тунгусский «метеорит» был в 7 раз более рыхлым, чем свежевыпавший снег. Его диаметр, согласно расчетам, достигал 300 м. Невозможно было представить, чтобы такой пушистый ком мог сохранить свою целостность при длительном пребывании в космосе и произвести столь грандиозный эффект в атмосфере Земли. На протяжении нескольких тысяч километров он летел, ярко светясь, а затем взорвался, повалив лес на площади более 2 000 км2 (это в 2 раза больше территории Москвы). Результаты этих расчетов долгое время оставались сомнительными, пока через 97 лет после Тунгусского взрыва не произошел еще один космический взрыв, привлекший столь же пристальное внимание — столкновение блока станции Deep Impact с ядром кометы Темпеля-1.
Что же произошло почти век назад над сибирской тайгой?
Когда в большинстве стран мира было уже 30 июня 1908 года, а в Российской империи, жившей по календарю «старого стиля», — еще только 17 июня, небо над просторами сибирской тайги прочертил огненный след, который наблюдали несколько сотен человек в разных городках и поселках к западу от Байкала. В районе реки Подкаменной Тунгуски было 7 часов 15 минут утра, когда сильнейший грохот разнесся над почти безлюдными местами. Горячий ветер обжег лица эвенков, пасших стадо оленей примерно в 30 км от места взрыва, сильнейшая ударная волна повалила на землю гигантские лиственницы, как будто это были травинки, по которым прошлась огромная коса. Даже в 70 км, в ближайшем к месту взрыва поселке Ванавара на берегу Подкаменной Тунгуски, тряслись дома и лопались оконные стекла. Впоследствии были записаны рассказы нескольких сотен очевидцев. Многие из них называли предшествовавшее взрыву явление «огненной метлой», летевшей по небу со стороны Байкала, то есть с востока на запад. Неоднократные экспедиции в район взрыва, проводившиеся начиная с 1927 года, не обнаружили следов метеоритного вещества, но выявили интересную картину поваленного леса. Оказалось, что вывернутые с корнем деревья располагались радиально от точки взрыва в виде двух овальных пятен, напоминающих крылья гигантской бабочки с размахом 80 км. Такая картина указывала на то, что взорвавшееся тело двигалось под углом к земной поверхности, а не падало на нее вертикально.
Случись это столкновение на 5—6 часов позднее, взрыв произошел бы над одной из северных столиц: Санкт-Петербургом, Хельсинки, Стокгольмом или Осло. Все они расположены примерно на той же географической широте, что и место падения метеорита в сибирской тайге, поэтому суточное вращение Земли могло привести к тому, что на пути небесного тела в тот день оказался бы один из этих городов. Взрыв, поваливший лес на участке 40х80 км, произойди он над городом, поразил бы и центр, и окраины, и окрестные места. В 1949 году было сделано заключение, что Тунгусский метеорит при своем взрыве полностью превратился в газ, поскольку не был метеоритом в классическом смысле, то есть каменным или железным, а представлял собой ядро небольшой кометы и состоял главным образом изо льда с примесью пыли. Изучение траектории полета этого космического тела показало, что оно двигалось по той же орбите, что и метеоритный поток Бета-Таурид, порожденный распадом кометы Энке. Вероятно, Тунгусский метеорит был небольшим обломком кометы Энке. Ведь известно, что многочисленные мелкие космические тела — метеориты и болиды — образуют так называемые метеорные рои, движущиеся по кометным орбитам и появляющиеся на небосводе Земли строго в определенное время года, когда наша планета пересекает их траекторию. Когда комету Энке открыли в 1786 году, она была довольно яркой, видимой невооруженным глазом. Но вскоре развалилась на части и к настоящему времени потеряла 85% первоначальной массы. Сейчас диаметр ее ядра — около двух километров. Она самая «юркая» и подходит к Солнцу каждые 3,3 года. Это вторая комета, для которой была обнаружена периодичность. Не исключено, что очередное приближение к Солнцу в 2007 году станет заключительным в ее истории, поскольку совсем уже небольшой запас льдов иссякнет, она перестанет испускать газовый хвост и превратится в небольшой астероид. Очевидно, что в 1908 году буквально на глазах у людей произошло столкновение с кометой, хотя и довольно маленькой, а жертв удалось избежать лишь потому, что по счастливой случайности небесный пришелец взорвался над безлюдным районом тайги.
Космические мотыльки
Совершенно неожиданным «поставщиком комет» стал запущенный в 1995 году спутник SOHO, название которого означает «Солнечная и гелиосферная обсерватория». SOHO регулярно фотографирует околосолнечную область, где маленькие кометы становятся хорошо заметными. В августе 2005 года число комет, обнаруженных на снимках с SOHO, достигло 1 000. Большинство из них микроскопического размера и плохо различимы при обычных наблюдениях в телескоп с Земли. Первые кометы на снимках с SOHO были идентифицированы специалистами NASA и Европейского космического агентства (SOHO — их совместный проект). Но затем, после размещения на интернет-странице проекта SOHO, сотни снимков стали доступны широкой публике. В первый же день астроном-любитель из Австралии обнаружил на них сразу две кометы. Вслед за этим десятки людей, не выходя из дому, начали открывать кометы-крошки, отыскивая их на экране собственного компьютера. Все эти объекты представляют собой фрагменты трех наиболее ярких комет, наблюдавшихся в прошлом и позапрошлом веках, которые подошли слишком близко к Солнцу и развалились на части под действием его мощного гравитационного поля. Многим из этих «крошек» предстоит исчезнуть, испарившись при очередном близком пролете возле Солнца. Такие события уже наблюдались на фотографиях, полученных со спутника SOHO. Гибнут небольшие кометы не только от Солнца, но и от контакта с земной атмосферой. Когда искусственные спутники взяли Землю под постоянное наблюдение, выяснилось, что имеется целый класс неизвестных ранее космических объектов, постоянно контактирующих с нашей планетой. Небольшие ледяные кометы размером от 1 до 20—30 м при входе в верхние весьма разреженные слои атмосферы превращаются в крохотные облачка водяного пара, вытянутые узкими полосами наподобие следа от реактивного самолета.
Бросить якорь на ядро
Наиболее впечатляющим исследованием обещает стать миссия Европейского космического агентства к комете Чурюмова— Герасименко, которую открыли в 1969 году сотрудник Киевского университета Клим Иванович Чурюмов и аспирантка Светлана Ивановна Герасименко, проводя наблюдения на обсерватории Астрофизического института имени В. Фесенкова в горах близ Алма-Аты. Этот совершенно новый этап в изучении комет начался в 2004 году запуском автоматической станции Rosetta. Предполагается также получить сведения о двух астероидах, вблизи которых пройдет траектория полета. До сих пор космические станции находились около комет довольно короткое время. Полученные ими сведения можно сравнить с одним кадром из жизни этого космического объекта. Для создания подробной картины, своего рода кинофильма с кометой в главной роли, необходимо пробыть вблизи нее длительный промежуток времени. Планируется, что станция Rosetta впервые станет искусственным спутником кометы и будет около двух лет перемещаться вместе с ней, фиксируя сведения о том, как по мере приближения к Солнцу нагревается поверхность кометного ядра, выбрасывая вещество, из которого возникнет и вырастет газово-пылевой хвост.