Вокруг Света - Журнал «Вокруг Света» №04 за 1985 год
Встреча полетных аппаратов с кометой Галлея произойдет спустя девять месяцев примерно на расстоянии 130 миллионов километров от Солнца. В это время комета будет двигаться со скоростью 40 километров в секунду в направлении отдаленных областей Солнечной системы, а космические аппараты — со скоростью 34 километра в секунду навстречу комете ( В отличие от большинства комет комета Галлея имеет так называемое ретроградное движение, то есть она летит по своей орбите в сторону, противоположную вращению Земли и других планет вокруг Солнца.) . Космические аппараты окажутся в десяти тысячах километров от ядра кометы, и оптические оси приборов будут направлены на освещенную Солнцем сторону кометы. Постоянное наведение приборов будет обеспечиваться автоматической стабилизированной поворотной платформой, на которой установлена научная аппаратура.
Почему для встречи выбрано именно такое расстояние? Дело в том, что при скорости сближения почти 80 километров в секунду пылевая среда комы представляет собой серьезную опасность для космического аппарата. При встрече с более близкого расстояния надо увеличивать массу защитного экрана, то есть уменьшить вес научной аппаратуры. Кроме того, при очень близком пролете к ядру кометы станция может промахнуться и пролететь около ядра с теневой, не освещенной Солнцем стороны.
Но для чего же понадобился этот эксперимент?
Колыбель небесных тел
Хотя кометы изучаются не одно столетие, многое в их природе так и осталось для нас глубокой тайной.
Аристотель считал эти небесные тела случайными земными испарениями, поднимающимися в «зону огня» и там вспыхивающими гигантскими «огненными факелами». Но и в те далекие времена ряд ученых, как, например, римский философ Сенека, полагали, что комета имеет «собственное место» среди небесных тел, представляя собой одно из «вечных творений природы».
Если же говорить о научно обоснованных гипотезах, то начать следовало бы с 1796 года, когда Лаплас в приложении к книге «Изложение системы мира» предложил теорию межзвездного происхождения комет, которые захватываются планетами-гигантами. И сегодня такое предположение не лишено оснований, поскольку за время своего существования Солнце могло неоднократно пройти через гигантские облака молекулярного водорода, в которых могли быть и пыль, и готовые кометные ядра. Таких облаков довольно много в Галактике.
Диаметрально противоположная гипотеза была предложена в 1812 году Лагранжем, считавшим, что кометы выбрасываются из недр планет-гигантов и их спутников во время вулканических извержений. Когда американские «Вояджеры» обнаружили вулканическую деятельность на Ио, одном из главных спутников Юпитера, это предположение обрело как бы второе дыхание. Тем не менее большинство специалистов весьма скептически относятся к этой гипотезе — слишком много «но».
Например, скорость отрыва кометного ядра от Юпитера, учитывая его гигантскую массу, должна быть порядка 60 километров в секунду. Масса ядра кометы с диаметром 1—2 километра составляет 2—4 миллиарда тонн. Насколько же мощным должно быть вулканическое извержение, чтобы оторвать его от Юпитера или даже от Ио! Кроме того, общая масса комет составляет, по-видимому, не меньше половины массы всех спутников планет.
Общепринятой в настоящее время является гипотеза о происхождении планет из первичного газопылевого облака, имевшего такой же химический состав, что и Солнце. Считается, что Юпитер, Сатурн, Уран и Нептун сконденсировались в холодной части протопланетного облака. В этой же холодной зоне образовались ядра комет, которые частично пошли на формирование планет-гигантов, а частично были выброшены за пределы планетной области.
Кометные ядра могли сформироваться в протопланетной туманности и прямо там, где они сейчас находятся, то есть в области, занятой облаком Оорта. Вращение планет вокруг Солнца свидетельствует, что изначальное облако, из которого они сформировались, также имело вращение. Образование Солнечной системы происходило вследствие сжатия под действием собственной гравитации протосолнечной туманности. Сжатие в плоскости, перпендикулярной оси вращения, было затруднено из-за центробежных сил.
Вдоль оси вращения оно происходило свободно. В результате первоначальная туманность стала уплотняться и постепенно приобретать форму диска. В центре его сформировалось протосолнце, а далее на разных расстояниях — планеты, еще дальше — кометные ядра.
Если принять полную массу всех тел Солнечной системы за 100 процентов, то на долю Солнца приходится 99,866 процента от этого общего количества, на долю девяти планет — еще около 0,134 процента, остальные же, то есть десятитысячные доли процента,— малые тела Солнечной системы: астероиды и кометы. Число их, однако, чрезвычайно велико. Поэтому малые тела никак нельзя исключать при рассмотрении вопроса о строении и истории развития Солнечной системы.
Эволюция коснулась только Солнца и планет. Малые же тела почти не изменились за время своего существования. Другими словами, их физический и химический состав остался таким же (или почти таким же), как состав первичной газопылевой туманности. Следовательно, в кометах, как предполагается, должна храниться уникальная информация о процессах, протекавших в момент зарождения Солнечной системы.
Более того, ряд ученых связывают с кометами и происхождение... жизни на Земле. Химический состав комет, определенный путем спектрального анализа, показывает, что в них есть органические молекулы, которые при определенных условиях способны к самоорганизации.
Например, в метеоритах, упавших на Землю, были обнаружены радиоактивные изотопы, период полураспада которых показывает, что они оказались в допланетном облаке задолго до того, как началась его конденсация. Их присутствие, возможно, связано со взрывом сверхновой звезды. Но это означает, что эти изотопы имелись и в том материале, из которого возникли кометы. Следовательно, простейшие органические молекулы, входящие в состав кометных ядер, находились под облучением распадающихся из-за своей естественной радиоактивности изотопов. Лабораторные эксперименты показали, что при облучении такие молекулы способны к самоорганизации и образованию аминокислот и оснований нуклеиновых кислот — кирпичиков живой материи, которые могут послужить основой для возникновения простейших микроорганизмов.
Поскольку столкновения комет с нашей планетой не исключительное явление и на ранних стадиях развития планетной системы такое происходило довольно часто, Земля вполне могла «заразиться» от них органической материей.
Проблема здесь, однако, в том, что перепады температур в кометах, поскольку они движутся вокруг Солнца по очень сильно вытянутым орбитам, огромны. К тому же колоссальная энергия, которая выделяется и при столкновении кометы с препятствием, в данном случае с Землей, скорее всего уничтожила бы всю органику.
Наблюдения комет крайне важны и для диагностики физических условий в межпланетном пространстве. Использование их в качестве естественных зондов в настоящее время — единственная возможность исследовать те участки космического пространства, которые пока труднодоступны для межпланетных станций.
Комета на телеэкране
Установить, откуда кометные ядра приходят во внутренние области Солнечной системы, а заодно решить проблему происхождения короткопериодических комет, вероятно, удалось нидерландскому ученому Я. Оорту. Анализируя распределение девятнадцати известных к 1950 году долгопериодических комет, он обратил внимание, что все они группируются к области, отстоящей от Солнца на расстоянии порядка 50—100 тысяч астрономических единиц (то есть расстояний от Земли до Солнца). Ученый предположил, что Солнечная система окружена гигантским облаком комет. По некоторым расчетам, в этом облаке Оорта находится более 100 миллиардов комет. Под влиянием гравитационных полей близко проходящих звезд некоторые из них покидают это облако и направляются «в экспедицию» во внутренние зоны Солнечной системы. Они-то и регистрируются как новые кометы. Часть из этих комет переходит на так называемую «переходную орбиту», перигелий которой находится далеко за пределами орбит планет-гигантов Юпитера и Сатурна. Затем они постепенно перемещаются на конечные орбиты, проходящие неподалеку от Солнца.
К настоящему времени известно уже около 100 первичных кометных орбит. И все они свидетельствуют в пользу гипотезы Оорта.
До сих пор неясен физический механизм взаимодействия вещества комет с солнечной радиацией, природа резкого изменения свечения и многое другое. Что касается, например, вспышек яркости, то одно время они объяснялись как следствие столкновений ядра с другими небесными телами, например мелкими астероидами. Однако в ряде случаев частота вспышек столь высока, что гипотеза столкновений выглядит маловероятной.
