ного 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.
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.
133
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?* 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 сравне-
* 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.
134
нии 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.
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"*. Типичные кометы выглядят как гигантские кувыркающиеся
* Земля удалена от Солнца на расстояние r, равное 1 астрономической единице (150 000 000 км). Протяженность ее почти круговой орбиты составляет 2πr ≈ 10 км. Каждый год наша планета проходит этот путь, совершая один оборот по орбите. Один год равен 3•10 с. Таким образом, орбитальная скорость Земли составляет 10 км/(310 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 (10) = 10 ≈ 3•10 с, или 30 млн. лет. Для внешних областей Солнечной системы один оборот вокруг Солнца - это порядочное время. Длина кометной орбиты составляет 2 πr = 2π • 10 • 1,5 ≈ 10 км ≈ 10" км, а скорость ее движения не превосходит 10 км/10 с - 0,1 км/с ≈ 360 км/ч. - Авт.
138
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.
Рано или поздно кометы сталкиваются с планетами. Земля и ее спутница Луна должны подвергаться бомбардировке кометами и небольшими астероидами - мусором, оставшимся со времен образования Солнечной системы. Поскольку мелких объектов больше, вероятность столкновения с ними выше. Падение на Землю небольшого фрагмента кометы, подобного Тунгусскому
136
метеориту, должно случаться примерно раз в тысячу лет. А вот столкновение с таким большим объектом, как комета Галлея, ядро которой, вероятно, достигает в поперечнике около двадцати километров*, может произойти примерно раз в миллиард лет.
Когда небольшой ледяной обломок сталкивается с планетой или спутником, он не оставляет на поверхности крупных рубцов. Но если падающий объект относительно велик или состоит преимущественно из камня, то при столкновении происходит взрыв, после которого на поверхности возникает полусферическая воронка, называемая ударным кратером. При отсутствии процессов, стирающих или заносящих такие кратеры, они могут сохраняться миллиарды лет. На Луне практически нет эрозии, и поэтому мы видим, что ударных кратеров на ней гораздо больше, чем можно было бы ожидать, судя по немногочисленным остаткам кометно-астероидного населения, заполняющим в наши дни внутреннюю часть Солнечной системы. Лунная поверхность красноречиво свидетельствует об эпохе разрушения миров, закончившейся миллиарды лет назад.
Ударные кратеры встречаются не только на Луне. Во внутренней части Солнечной системы они обнаруживаются повсюду - от Меркурия, ближайшей к Солнцу планеты, до укрытой облаками Венеры и Марса с его крошечными спутниками Фобосом и Деймосом. Это так называемое семейство планет земного типа, более или менее похожих на Землю. У них твердая поверхность, железо-каменные недра, а плотность атмосферы меняется от почти полного вакуума до давления, в девяносто раз большего, чем на Земле. Они теснятся
* По данным космических аппаратов "Бега" и "Джотто", ядро кометы Галлея имеет вытянутую форму и размеры 16x8 км. - Пер.
137
вокруг Солнца, источника света и тепла, как путники, жмущиеся к костру. Все планеты имеют возраст около 4,6 миллиарда лет. Подобно Луне, все они несут на себе следы эпохи катастрофических столкновений, произошедших в ранний период истории Солнечной системы. Выйдя за пределы орбиты Марса, мы попадаем в совершенно иные условия - в царство планет-гигантов или, как их еще называют, планет группы Юпитера. Это огромные миры, состоящие преимущественно из водорода и гелия с небольшими добавками богатых водородом газов, таких как метан, аммиак и водяные пары. Мы не видим у них твердой поверхности - только атмосферу и разноцветные облака. Это серьезные планеты, не шарики вроде Земли. Юпитер мог бы вместить в себя тысячи таких планет, как наша. Если комета или астероид упадет в атмосферу Юпитера, мы не увидим появления кратера - лишь кратковременный разрыв в облаках*. И тем не менее мы знаем, что и во внешних областях Солнечной системы многие миллиарды лет происходили столкновения, поскольку Юпитер имеет более десятка спутников", пять из которых исследовались с близкого расстояния космическими аппаратами "Вояджер". И здесь мы снова находим свидетельства былых катаклизмов. Когда будет изучена вся Солнечная систе-
* В июле 1994 г. комета Шумейкеров-Леви 9 на глазах у астрономов всего мира врезалась в атмосферу Юпитера со скоростью около 60 км/с. Еще до столкновения ядро кометы распалось на два десятка крупных фрагментов размером от 1 до 10 км. К сожалению, обломки кометы входили в атмосферу на невидимой стороне планеты, но спустя 40-50 минут за счет суточного вращения Юпитера места падений становились доступны для наблюдения с Земли. Следы взрывов в виде огромных темных пятен и расходящихся от них кольцевых ударных волн (по диаметру сравнимых с Землей) на фоне юпитерианской атмосферы наблюдались во многих обсерваториях мира. - Пер.
** См. примеч. пер. на с. 100.
138
ма, мы, вероятно, найдем следы катастрофических столкновений во всех мирах, от Меркурия до Плутона, а также на всех спутниках, кометах и астероидах*.
На обращенной к нам стороне Луны в телескоп с Земли видно около 10 000 кратеров. Большинство из них расположены на древних лунных возвышенностях, а значит, возникли, когда подходил к концу период аккреции на Луну межпланетных обломков. В лунных морях - низменностях, которые вскоре после формирования Луны, вероятно, были затоплены лавой, скрывшей ранее существовавшие здесь кратеры, - насчитывается около тысячи кратеров поперечником больше километра. Таким образом, по очень грубой оценке, сейчас кратеры должны образовываться на Луне со скоростью 10 кратеров за 10 лет, то есть 10 лет на кратер - один кратер в сто тысяч лет. Несколько миллиардов лет назад межпланетного мусора могло быть больше, чем теперь. Так что нам, вероятно, придется ждать даже больше ста тысяч лет, чтобы увидеть, как на Луне образуется новый кратер. Поскольку площадь поверхности Земли больше, чем Луны, следует предположить, что столкновения, порождающие на поверхности нашей планеты кратеры диаметром около километра, будут происходить с интервалом около десяти тысяч лет. Возраст метеоритного кратера в Аризоне, имеющего примерно километр в поперечнике, составляет около 20-30 тысяч
* В 2000 г. космический аппарат NEAR Shoemaker впервые вышел на орбиту вокруг астероида Эрос. В течение года он проводил детальные исследования и фотографирование астероида, а в феврале 2001 г. совершил на него управляемую посадку (хотя и не был спроектирован для этого). Предварительный анализ полученных снимков говорит о том, что большинство обнаруженных на астероиде каменных обломков были выброшены с одного участка его поверхности в результате столкновения с другим космическим объектом. - Пер.
139
лет, что находится в согласии с нашими очень приближенными вычислениями.
Падение небольшой кометы или астероида на Луну способно породить мгновенную вспышку, достаточно яркую, чтобы ее было видно с Земли. Легко представить, как однажды ночью сто тысяч лет назад наши предки, праздно взиравшие на Луну, вдруг заметили над ее неосвещенной частью странное облако, неожиданно вспыхнувшее в солнечных лучах. Однако не стоит сильно рассчитывать на то, что подобное событие могло случиться в исторические времена. Шансы составляют один против ста. И тем не менее существует историческое свидетельство, которое, вероятно, описывает столкновение с Луной, замеченное с Земли невооруженным глазом. Вечером 25 июня 1178 года английские монахи сообщили о необычном событии, которое позднее, после того как очевидцы под присягой подтвердили правдивость своих слов, было занесено в хронику Гервасия Кентерберийского*, пользующегося репутацией добросовестного летописца политических и культурных событий своего времени. В хронике значится:
Сразу после новолуния рога лунного серпа, как обычно в этой фазе, были обращены к востоку. Неожиданно верхний рог расщепился на два. Из промежутка между ними внезапно выскочил пылающий факел, который изрыгал огонь, горячие угли и искры.
Астрономы Деррал Малхолланд и Одайл Калам подсчитали, что в результате удара по лунной поверхности над ней может подняться облако пыли, по виду очень похожее на описание кентерберийских монахов.
* Гервасий Кентерберийский (Gervase of Canterbury, 1141 - ок. 1210) - английский летописец, составитель хроники, охватывающей период с 1100 по 1199 г.
140
Если столкновение произошло всего 800 лет назад, кратер должен оставаться видимым и поныне. Из-за отсутствия воздуха и воды эрозия на Луне протекает крайне медленно, так что даже маленькие кратеры возрастом несколько миллиардов лет сохранились относительно хорошо. По описанию Гервасия можно очень точно указать район на Луне, к которому относится свидетельство. Столкновения порождают на поверхности лучи - узкие длинные полосы тонкой пыли, выброшенной во время взрыва. Такие лучи сопутствуют самым молодым кратерам на Луне, например Аристарху, Копернику и Кеплеру. Но если лунные кратеры могут противостоять эрозии, то лучи, будучи исключительно тонкими, на это не способны. Со временем даже падающие на поверхность микрометеориты - тончайшая пыль, что оседает из космоса, - постепенно стирают и перекрывают лучи, приводя к их исчезновению. Таким образом, лучи являются отличительным признаком недавнего столкновения.
Специалист по метеоритам Джек Хартуанг обнаружил совсем свежий, очень молодой на вид кратер с хорошо различимой системой лучей в том самом районе Луны, на который указывали Кентерберийские монахи. Кратер назван Джордано Бруно в честь монаха-ученого, жившего в XVI веке и утверждавшего, что существует бесчисленное множество миров и многие из них обитаемы. За это и другие "преступления" он был сожжен заживо в 1600 году.
Подтверждение другого рода нашли Калам и Малхолланд. Когда объект врезается в Луну на высокой скорости, он заставляет ее слегка покачиваться. В конце концов эти колебания затухают, но не за такой короткий период, как восемь столетий. Такие вибрации можно фиксировать при помощи лазерных дальномеров. В ходе проекта
141
"Аполлон" астронавты установили в нескольких точках Луны специальные зеркала, называемые лазерными ретрорефлекторами*. Когда лазерный луч, направленный с Земли, падает на такое зеркало и возвращается, время его движения туда и обратно можно измерить с потрясающей точностью. Умножив это время на скорость света, мы со столь же высокой точностью определим расстояние до Луны в момент измерения. Подобные измерения, проводившиеся на протяжении нескольких лет, выявили, что Луна покачивается с периодом около трех лет и амплитудой примерно три метра, что не противоречит гипотезе об образовании кратера Джордано Бруно менее тысячи лет назад**.
Все эти доказательства являются косвенными и получены путем умозаключений. Как я уже сказал, шансы на
* Ретрорефлектпор (световозвращающий отражатель) - устройство, которое отражает упавший на него свет в точности в обратном направлении, независимо от того, откуда пришел световой луч. - Пер.
** На сегодня гипотезу об образовании кратера Джордано Бруно в XII в. можно считать окончательно опровергнутой. Во-первых, 25 июня 1178 г. Луна находилась еще слишком близко от Солнца, чтобы на ней вообще можно было что-то разглядеть, - прошло чуть больше суток после новолуния. Во-вторых, анализ, проведенный Паулем Уитерсом из Аризонского университета, показывает, что при столкновении, в результате которого на Луне образуется кратер размером 22 км, в сторону Земли должно было быть выброшено около 10 млн. т обломков. Это привело бы к чрезвычайно интенсивным метеорным дождям, которые наблюдались бы в течение недели начиная со следующего после столкновения дня. Ничего подобного не упоминается ни в одной хронике того времени. В-третьих, тот же Уитерс повторно проанализировал данные лазерной локации Луны и показал, что причина отмеченных небольших колебаний кроется в жидких недрах Луны. И наконец, по последним данным, полученным космическим аппаратом "Клементина", который картировал лунную поверхность, кратер Джордано Бруно хотя и является самым молодым кратером такого размера на Луне, однако существует более 800 лет (Новости журнала "Sky & Telescope" от 16 марта 2001 г.). - Пер.
142