Читать книгу "Астрофизика с космической скоростью, или Великие тайны Вселенной для тех, кому некогда - Нил Деграсс Тайсон"

В 1994 году гамма-обсерватория имени Комптона сделала открытие, столь же неожиданное, что и открытия спутников «Вела»: частые вспышки гамма-лучей у самой поверхности Земли. Эти вспышки получили логичное название «атмосферные гамма-вспышки». Что это – ядерная катастрофа? Очевидно, нет, раз вы сейчас читаете эти строки. Не все природные гамма-вспышки одинаково смертоносны, более того, не все они имеют космическое происхождение. В данном случае не менее пятидесяти подобных вспышек ежедневно происходят в атмосфере Земли над грозовыми облаками за долю секунды до обычной молнии. Откуда они берутся, пока загадка, но самые правдоподобные гипотезы гласят, что во время электрической бури свободные электроны разгоняются до околосветовых скоростей, а потом тормозятся около ядер атомов атмосферы и рождают гамма-лучи.

* * *

Сегодня телескопы наблюдают все невидимые части спектра – иногда с Земли, но в основном из космоса, где обзору не мешает поглощающая земная атмосфера. Теперь мы наблюдаем события от низкочастотных радиоволн в десяток метров длиной от пика до пика и до высокочастотных гамма-лучей, длина волны которых не превосходит одну квадрильонную долю метра. Такая богатая палитра полос спектра обеспечивает неисчерпаемый источник астрофизических открытий. Хотите выяснить, сколько газа таится между звезд в галактиках? Радиотелескопы знают это лучше всех. Без микроволновых телескопов ничего невозможно узнать о фоновом космическом излучении, невозможно понять, что такое Большой взрыв. Интересно подсмотреть, что делается в звездных инкубаторах, расположенных в глубинах галактических газовых облаков? Обратите внимание на то, что делают инфракрасные телескопы. Занимаетесь излучением из окрестностей обычных и сверхмассивных черных дыр в центре какой-нибудь галактики? К вашим услугам ультрафиолетовые и рентгеновские телескопы. Хотите полюбоваться высокоэнергичным взрывом гигантской звезды массой в сорок солнц? Следите за развитием событий в гамма-телескопы.

Со времен экспериментов Гершеля с солнечными лучами, «невидимыми глазу», мы проделали долгий путь и теперь можем исследовать Вселенную как она есть, а не какой она кажется. Гершель бы нами гордился. Мы обрели подлинное космическое зрение, лишь увидев невидимое – ослепительную сокровищницу объектов и явлений, происходящих во всем космосе и во все времена, какая в минувшие века и не снилась науке.

10. Между планет

Издалека кажется, будто наша Солнечная система пуста. Если заключить ее в сферу – такую большую, чтобы в нее поместилась орбита Нептуна, самой дальней планеты (нет, не Плутона, с этим придется смириться), – объем, занятый самим Солнцем, всеми планетами и их спутниками, займет чуть больше одной триллионной части охваченного пространства. Однако на самом деле она далеко не пустая: в пространстве между планет содержатся всевозможные обломки, камешки, ледяные шары, пыль, потоки заряженных частиц и дальнобойные космические зонды. Кроме того, пространство пронизано чудовищными гравитационными и магнитными полями.

Межпланетное пространство настолько не пустое, что Земля, двигаясь по орбите со скоростью 30 километров в секунду, встречает сотни тонн метеоритов ежедневно – почти все они не крупнее песчинки. И почти все сгорают в верхних слоях атмосферы, поскольку врезаются в воздух с такой энергией, что испаряются от соударения. Наш хрупкий биологический вид эволюционировал под этим защитным слоем. Более крупные метеориты – с теннисный мяч размером – разогреваются быстро, но неравномерно и зачастую разлетаются на множество мелких обломков, а уже потом испаряются. Еще более крупные метеориты обгорают по поверхности, но все же долетают до поверхности Земли. Казалось бы, за 4 миллиарда 600 миллионов обходов вокруг Солнца Земля должна была подчистить весь мусор на своем орбитальном пути. Однако когда-то все было гораздо хуже. В течение полумиллиарда лет после формирования Солнца и его планет на Землю падало столько всякого хлама, что от постоянных энергичных соударений, вырабатывавших тепло, атмосфера Земли была раскалена, а земная кора – расплавлена.

Один особенно большой метеорит стал причиной возникновения Луны. Пробы лунного грунта, полученные астронавтами с «Аполлона», показали, что там неожиданно мало железа и других массивных элементов, и это говорит о том, что Луна, скорее всего, вырвалась из бедной железом земной коры и мантии после столкновения по касательной с залетной протопланетой размером с Марс. Орбитальный мусор, оставшийся после этой встречи, сгустился и сформировал наш прелестный спутник с низкой плотностью. Помимо этого сенсационного события, период тяжелой бомбардировки, который Земля пережила во младенчестве, не уникален для планет и других крупных небесных тел Солнечной системы. Все они выдержали подобный натиск, и поверхности Луны и Меркурия, на которых в отсутствие воздуха не было и эрозии, сохранили много свидетельств той поры в виде кратеров.

Пробы лунного грунта, полученные астронавтами с «Аполлона», показали, что там неожиданно мало железа и других массивных элементов, и это говорит о том, что Луна, скорее всего, вырвалась из бедной железом земной коры и мантии после столкновения по касательной с залетной протопланетой размером с Марс.

Шрамы от космического мусора, оставшегося после формирования Солнечной системы, видны не только в ней самой: межпланетные окрестности также содержат камни всевозможных размеров, выбитые из Марса, Луны и Земли отдачей после скоростных соударений. Компьютерные модели падений метеоритов убедительно показывают, что поверхностные камни возле зон удара выбивает вверх с такой скоростью, что они рвут гравитационные узы с родным небесным телом. Если учесть, сколько на Землю попадает метеоритов марсианского происхождения, можно сделать вывод, что на нас ежегодно сыплется дождь из тысячи тонн марсианской породы. Возможно, примерно столько же достигает Земли с Луны.

Обратная сторона Луны

В сущности, нам не нужно было лететь на Луну, чтобы получить лунный грунт. Множество лунных обломков падают на нас сами, просто мы их не выбираем, и к тому же во времена программы «Аполлон» мы еще не знали об этом.

* * *

Большинство астероидов в Солнечной системе живут и работают в главном поясе астероидов, более или менее плоской зоне между орбитами Марса и Юпитера. По традиции кто открыл астероид, тот и называет его как хочет. Художники обычно изображают пояс астероидов как лабиринт из каменистых обломков, протянувшийся широким кольцом в плоскости Солнечной системы, однако общая масса этого пояса составляет менее 5 % массы Луны, которая сама составляет чуть больше процента массы Земли. Вроде бы пустяк. Однако из-за накопленных возмущений орбит астероидов среди них всегда есть смертоносная группа небесных тел, чьи эксцентрические орбиты пересекают земную. Простые расчеты показывают, что большинство из них в течение ближайшего миллиона лет столкнутся с Землей. Астероид диаметром больше километра при столкновении принесет достаточно энергии, чтобы разрушить экосистему Земли и поставить большинство видов животных под угрозу исчезновения.