История всего. 14 миллиардов лет космической эволюции - Дональд Голдсмит

Большинство астероидов Солнечной системы проживают и работают в «основном поясе» — относительно плоском регионе, окружающем Солнце где-то между орбитами Марса и Юпитера. По традиции открыватели астероидов могут называть их как им заблагорассудится. Художники нередко изображают пояс астероидов в виде захламленного каменистого региона в плоскости Солнечной системы, однако на самом деле каждый из них расположен в миллионах миль друг от друга и на самом разном расстоянии от Солнца; так или иначе, суммарная масса объектов астероидного пояса составляет менее 5 % массы Луны, которая, в свою очередь, с трудом переваливает за 1 % от массы Земли. На первый взгляд все это ничего не значит, однако астероиды тихо и ненавязчиво представляют собой настоящую космическую угрозу нашей планете в долгосрочной перспективе. Накапливающиеся смещения их орбит постоянно образуют опасные совокупности астероидов — возможно, из нескольких тысяч объектов, — чьи вытянутые по форме маршруты проходят достаточно близко к Солнцу для того, чтобы рано поздно они могли пересечься с земной орбитой, и тогда возникнет возможность столкновения. Ряд простейших подсчетов демонстрирует, что большая часть этих астероидов действительно упадет на Землю в ближайшие несколько сотен миллионов лет. Объекты крупнее мили от края до края обладают достаточной энергией для того, чтобы дестабилизировать экосистему Земли и отправить большую часть ее обитателей на грань вымирания. Как-то не очень хорошо получается.

В то же время астероиды — далеко не единственные космические объекты, которые представляют собой потенциальную угрозу Земле. Голландский астроном Ян Оорт первым догадался, что в холодной глубине межзвездного пространства, намного дальше от Солнца, чем любая из его планет, целые группы замороженных останков более ранних стадий формирования Солнечной системы все еще вращаются вокруг нашей звезды. Это облако Оорта, состоящее из мириад комет, простирается навстречу другим звездам, в тысячи раз превышая размеры планетной системы Солнца, — в некоторых местах его внешняя граница оказывается практически на полпути к ближайшим из этих звезд.

Современник Оорта, ученый голландско-американского происхождения Джерард Койпер, высказал предположение, что часть этих ледяных объектов когда-то входила в состав того диска вещества, из которого образовались планеты, и что теперь они вращаются вокруг Солнца на расстояниях, значительно превышающих расстояние от Солнца до Нептуна, но основательно не дотягивающих до исключительно далеких комет облака Оорта. Все вместе эти объекты образуют так называемый пояс Койпера. Он представляет собой широчайшую полосу, усыпанную кометами, которая начинается чуть далее внешней границы орбиты Нептуна, включает в себя Плутон и уходит еще дальше на расстояние, в несколько раз превышающее расстояние от Нептуна до Солнца. Самый удаленный из известных нам объектов пояса Койпера называется Седна (в честь эскимосского божества) и насчитывает в диаметре примерно две трети диаметра Плутона. Так как поблизости от них нет больших планет, которые оказывали бы на них какое-либо воздействие, большинство комет пояса Койпера будут сохранять свои орбиты на протяжении многих миллиардов лет. Как и в астероидном поясе, определенные группы объектов пояса Койпера движутся по довольно эксцентричным орбитам, перебегающим иногда дорогу другим планетам. Так, орбита Плутона, который следует воспринимать как исключительно крупную комету, а также орбиты его младших братьев и сестер, которые все вместе называются плутино, пересекаются с орбитой, совершаемой Нептуном вокруг Солнца. Другие объекты пояса Койпера, смещенные со своих привычно широких орбит, иногда ныряют в самую глубину Солнечной системы, с нескрываемым азартом пересекая орбиты других планет. В эту группу шалунов входит среди прочих и комета Галлея — самая известная из них.

Облако Оорта отвечает за содержание так называемых долго периодических комет — тех, что совершают свой полный оборот вокруг Солнца гораздо дольше, чем в среднем живет человек. В отличие от комет пояса Койпера кометы из облака Оорта могут проливаться ледяным дождем на внутренние области Солнечной системы под любым углом и в любом направлении. Самая яркая за последние 30 лет комета Хякутакэ в 1996 году прилетела из облака Оорта и пролетела высоко над плоскостью Солнечной системы. В ближайшее время она никоим образом не вернется в наши космические окрестности.

Если бы наши глаза могли видеть магнитные поля, Юпитер казался бы нам в десять раз крупнее полной Луны. Космические корабли, предназначенные посещений Юпитера, должны быть построены таким образом, чтобы достойно противостоять его мощному магнитному излучению. Как обнаружили в 1831 году английский химик и физик Майкл Фарадей, если провести проволокой внутри магнитного поля, вдоль всей ее длины образуется разница в напряжении тока. Именно поэтому быстро движущиеся космические исследовательские станции, сделанные из металла, способны генерировать электрический ток внутри самих себя. Эти электротоки взаимодействуют с локальным магнитным полем, заме, скорость движения станции. Этим наверняка можно объяснить таинственное замедление двух кораблей «Пионер» в момент покидания ими Солнечной системы. Запущенные в 1970-х годах корабли «Пионер-10» и «Пионер-11» ушли не так далеко в космос, как должны были согласно прогнозам наших динамических моделей их путешествий. Приняв в расчет и воздействие космической пыли, с которой они встретились на своем пути, и сбои в работе кораблей в связи с подтекающими топливными баками, концепцию магнитного взаимодействия в нашем случае со стороны Солнца все же сочли наилучшим объяснением замедления движения обоих «Пионеров».

Усовершенствованные методы обнаружения и космические зонды увеличили количество известных нам планетных лун так быстро, что подсчитывать луны во Вселенной стало практически немодным и бессмысленным: кажется, они множатся даже сейчас, пока мы с вами тут общаемся. Но что важнее всего сегодня, так это понять: есть ли среди них такие луны, которые было бы действительно интересно посетить и изучить. В чем-то луны Солнечной системы даже интереснее планет, вокруг которых они вращаются. Две луны Марса, Фобос и Деймос, встречаются, к примеру (правда, под другими именами), в классическом романе Джонатана Свифта «Путешествия Гулливера», написанном в 1726 году. Правда, эти две маленькие луны был впервые обнаружены более века спустя; если только он не обладал телепатическими способностями, Свифт, вероятно, решил взять некое промежуточное число лун между одной уже известной земной и четырьмя известными тогда лунами Юпитера.

Диаметр нашей Луны составляет примерно 1/400 диаметра Солнца, но и расстояние до нее от Земли равно примерно 1/400 расстояния от нас до Солнца; потому-то Луна и Солнце и выглядят в небе одинаковыми по размеру — такого совпадения у других планет и их лун в нашей Солнечной системе больше не встречается, а ведь в результате его земляне могут, помимо прочего, наслаждаться исключительно зрелищными полными солнечными затмениями. Земля также синхронизировала период вращения Луны, приравняв его к периоду одного полного оборота Луны вокруг самой Земли Это произошло вследствие гравитационного воздействия Земли на Луну: оно с большей силой воздействует на более плотные части недр Луны, заставляя ее все время оборачиваться ими в сторону Земли и нейтрализуя ее собственное вращение. Когда бы и где бы это ни происходило — а с четырьмя крупными лунами Юпитера дела обстоят именно таким образом, — синхронизированная луна всегда смотрит на свою планету-хозяйку одной и той же стороной.