Невероятные космические «огрызки»

Кометы как повествователи секретов построения Вселенной.

4 386

Выбор редакции

Невероятные космические «огрызки»

Невероятные космические «огрызки»

Что бы предположительно ответили опытные астрофизики на вопрос о наиболее волнующих секретах космоса? Вероятнее всего, в этом списке оказались бы темная материя, темная энергия и черные дыры. Однако, учитывая данные последних исследований космического пространства, мы уже не можем утверждать, что до конца разбираемся хотя бы в самых элементарных космических объектах, пролетающих у нас над головами. И в этом нас убедили кометы – на первый взгляд, всего лишь странствующие космические отбросы, но на деле – бездонный источник вопросов, на которые все сложнее находить ответы…

 

Невероятные космические «огрызки»

Вид на комету с Земли

 

Для начала выясним, почему же мы окрестили эти прекрасные небесные тела, завораживающие нас своими огненными хвостами, отбросами? Дело в том, что состоят они из, по сути, отходов, оставшихся после образования звезд и планет 4,6 млрд лет назад. Это газы, такие как метан, аммиак, окись углерода, углекислый газ, а также космическая пыль – микроскопические твердые частички, точный состав которых определить крайне сложно из-за того, что спектры химических элементов у твердых тел гораздо размытие, чем у газов. Это все составляет ядро кометы, которое по внешнему виду напоминает огромный ледяной грецкий орех: ледяной – потому что все газы пребывают в замороженном состоянии и 38% поверхности составляет замерзшая вода, а грецкий орех – потому что между частичками этого льда существуют большие промежутки, что придает ему рыхловатую форму, а вся поверхность ядра усеяна кратерами.

 

Невероятные космические «огрызки»

Рельеф кометы на примере кометы 67Р/Чурюмова-Герасименко

 

И вот мы подошли вплотную к первой причине заинтересованности человечества в исследовании таких объектов, как кометы: будучи «отходами» от производства Солнечной системы и, соответственно, «носителями» первичного строительного вещества, они являются бесценным материалом для разгадок многих тайн  формирования нашей Галактики. Этому способствует тот факт, что масса кометы довольно мала, и, следовательно, незначительна и  ее гравитация, а космические тела со слабым гравитационным полем практически не эволюционируют. То есть, изучая комету сегодня, мы все равно, что рассматриваем ее при рождении миллиарды лет назад.

 

Но, возможно, у вас возникнет вопрос: как же за миллиарды лет кометы могли сохраниться, ведь конгломерат из пыли и газов не представляет собой достаточно постоянную оболочку. И это действительно так: при приближении к Солнцу лед на ядре кометы начинает испаряться (не таять, так как воды в космосе быть не может из-за низкого давления), испаряющиеся газы тянут за собой пыль, и таким образом образуется кома кометы – туманная оболочка, обволакивающая ядро. Светится она благодаря тому, что атомы газа поглощают солнечное излучение, а частички пыли – его рассеивают. Кстати говоря, именно из этого облака далее отделяются газовый и пылевой хвосты под воздействием солнечной радиации, после чего заряженные частицы солнечного ветра «поджигают» газовый хвост кометы, ионизируя атомы газа. (Интересно, что когда-то именно кометы подтолкнули ученых к открытию солнечного ветра.) Так и происходит процесс преобразования грязного куска айсберга в прекрасную «хвостатую звезду».

 

Невероятные космические «огрызки»

Хвосты кометы на примере кометы Галлея: ярко-синий - ионный (газовый), рассеянный светлый - пылевой (так как пыль лишь рассеивает свет)

 

Но мы ушли от поставленного вопроса: как же кометы сохраняются, если их ядра постоянно претерпевают испарительные процессы? Во-первых, отдаляясь от Солнца, кометы снова обрастают ледяной оболочкой, уберегая свою «сердцевину», а, во-вторых, - их просто неимоверно много, и далеко не все из них бороздят просторы космоса: существуют специальные «резервации», в которых триллионы комет спокойно себе покоятся до определенного момента. Что это за «резервации»? Думаю, многие о них наслышаны: это довольно известные пояс Койпера и облако Оорта. Оба эти пространственных объекта являются ледяными домами для комет. Пончиковидный пояс Койпера, состоящий из ледяных летучих веществ, размещен в 6,2 миллиардах километрах от Солнца, а сферическое облако Оорта – и того дальше: от Солнца его отделяют 160 миллиардов километров!  

 

Такое расположение играет им на руку: гравитация таких массивных тел, как планеты, не оказывает на них пагубного влияния. Однако кроме формы и расстояни до главного светила между поясом Койпера и облаком Оорта существуют и другие отличия. Например, если первый служит убежищем для короткопериодических комет (период обращения вокруг Солнца менее 200 лет), то второе – для долгопериодических (с периодом более 200 лет). Отличаются они и тем, что, если существование пояса Койпера было доказано (в рамках миссии NASA «Новые горизонты»), то облако Оорта остается на данный момент гипотетическим объектом, хотя есть все основания утверждать о его существовании. Учитывая, что облако Оорта должно являться границей Солнечной системы, некоторые астрономы, скептически относящиеся к гипотезам, предпочитают считать периферией нашей  Галактики место, где солнечный ветер сталкивается с межзвездной средой или «гелиопаузу».

 

Невероятные космические «огрызки»

Внутреннее кольцо - пояс Койпера, обволакивающий шар - облако Оорта, в центре - Солнечная система

 

В названных кометных убежищах ядра комет хранятся при очень низких температурах (предположительно, температура в облаке Оорта должна достигать -270 градусов Цельсия) так, что в таких условиях невозможно протекание никаких химических реакций. Поэтому они и сохраняются в первозданном виде. Выходят же из своих «морозильных камер» кометы, когда мимо проносятся звезды, и силой своей гравитации выталкивают  ядра комет наружу: либо в пространство Солнечной системы – тогда мы стараемся всячески их изучить, либо за ее пределы – тогда мы никогда о них не узнаем.

 

А изучать-то есть что: как уже было упомянуто, всего лишь около 1/3 льда ядра кометы приходится на замороженную воду, все остальное – замерзшие сложные химические  вещества, которые скрывают в себе много интересного. Именно для того, чтобы  приоткрыть завесу таинства состава комет,  2-го марта 2004 года NASA запустила в космическое пространство аппарат “Rosetta” в рамках одноименной миссии по исследованию кометы семейства Юпитера 67Р/Чурюмова-Герасименко. До этого подобные миссии уже имели место: рассматривалась знаменитая комета Галлея, однако уникальность этого проекта заключалась в том, что теперь на ядро «космического странника» планировалось высадить спускаемый модуль – “Philae” («Фила») – мини-лабораторию,  начиненную огромным количеством научной аппаратуры для как можно более детального анализа химического состава кометы.

 

Невероятные космические «огрызки»

Космический аппарат Rosetta и спускаемый модуль Philae

 

Спустя десять лет, 12 ноября 2014 года «Rosetta» наконец достигла своей цели, и модуль   оказался на поверхности кометы. Вплоть до сегодняшнего дня Philae продолжает делиться с нами данными, полученными от проводимых им исследований, и похоже, что астрофизикам скучать не приходиться, ведь некоторые открытия действительно сенсационны!

 

Оказалось, что эти грязные глыбы льда, рассекающие космическое полотно, могут переносить на себе зачатки жизни! В газовом облаке кометы 67Р была обнаружена аминокислота – строительный блок для всего живого (именно аминокислоты играют ключевую роль в образовании протеинов (белков) и ферментов).  Напичканный необходимым оборудованием Philae нашел  на комете молекулы глицина - примитивной аминокислоты. Объяснение же этому явлению таково: разнообразные по своему составу химические вещества, находящиеся на поверхности ядра, под действием солнечного излучения «выпекаются» в пребиотические молекулы, после чего снова покрываются ледяной оболочкой, которая защищает «ценный груз» от вредных космических излучений – выходит такой себе «полуфабрикат» для развития жизни. Более того, приборы уловили на комете наличие фосфора, спиртов и сахаров – также необходимых для построения живой клетки. Кто знает, быть может именно  кометы стали когда-то доставщиками жизни на Земле. Однако пока что это только предположение – когда-то существовала гипотеза и о том, что кометы могли принести на нашу планету воду, но «Rosetta» таки опровергла ее: в наших океанах концентрация дейтерия («тяжелой воды») гораздо выше, чем в замороженной воде кратеров комет.

 

Не менее сенсационным было и открытие кислорода, просто «сочащегося» из ядра кометы! Этот элемент очень легко вступает в реакции, поэтому ученые были крайне удивлены, увидев его в чистом виде в газовом облаке кометы. Но главная загадка - откуда он там взялся? Исследования показали, что это не временные "кислородные тучи" -  молекулы O2 содержатся во всем ядре кометы, а не только в коме. Как видим, с точки зрения химического состава кометы действительно представляют собой универсальный набор для развития внеземных форм жизни. Опираясь на эти факты, сейчас астробиологии исследуют вероятность существования микробных форм жизни под ледяной коркой комет.

 

Но и это еще не все. Все вышеупомянутые открытия могли быть объяснены с научной точки зрения, но это явление до сих пор до конца не исследовано. Дело в том, что когда еще в августе прошлого года «Rosetta» приближалась к комете и находилась в 100 километрах от нее, приборы неожиданно уловили странный звук, исходящий от небесного тела. Чтобы лучше его расслышать, ученым пришлось увеличить частоту в 10000 раз, и тогда пред ними предстала настоящая «песня» кометы:

 

 

Тогда они объяснили это тем, что плазма, состоящая из ионизированных (электрически заряженных) частиц, взаимодействуя с магнитным полем кометы, порождает звуковые волны низких частот. Предположение это было выдвинуто по примеру взаимодействия заряженных частиц с магнитосферой Юпитера, который тоже при этом издает звуки. Однако после высадки модуля и проведения детального анализа было установлено, что комета не имеет магнитного поля. Чем же было вызвано «пение» кометы? Ученые бьются в догадках.

 

Таким образом, миссия “Rosetta” предоставила достаточно информации для того, чтобы астрофизикам еще не один год было над чем работать. Ведь наличие кислорода на комете, которой 4,6 миллиардов лет, опровергает гипотезу многих ученых о том, что метан и кислород, производящиеся часто  живыми организмами, должны служить «лакмусовой бумажкой» при поиске внеземных форм жизни: выходит, что молекулы этих газов присутствовали  при самом зарождении Солнечный системы, когда о живых организмах еще не могла вестись речь. Кроме того, отсутствие магнитного поля у кометы разгромило и теорию о том, что при построении Галактики оно играло ключевую роль, «склеивая» более мелкие части в огромные небесные тела.

 

Так, относительно небольшие вопросы порождают целую цепочку из глобальных проблем.  30 сентября этого года «Rosеtta» будет «убита», но ее вклад в науку уже явно не останется без внимания.

 

Учитывая все, сказанное выше, очень трудно ответить однозначно на вопрос: «Что же это такое – кометы?». Одно только очевидно: это далеко не просто куски грязного льда – под такой непримечательной маскировкой скрывается целый кладезь ответов на множество вопросов о построении Вселенной. Но сможем ли мы когда-нибудь расшифровать их?

 

Стиль и орфография автора сохранены. Откройте свою колонку на Naked Science и поделитесь своими знаниями с миллионной аудиторией сайта. 

 

Naked Science Facebook VK Twitter
4 386

Комментарии
Аватар пользователя Роман Маршалко
3 ч
Друзья, как насчёт добавить всего несколько слов,...
Аватар пользователя Сергей Огарков
Вчера
Оооууууу, свет в конце туннеля это движение в...
Аватар пользователя Иван Орлов
Вчера
Серьезно? "СведенЬя"?...

Колумнисты

Физтех
89Статей
Сколтех
33Статьи
Discovery Channel
25Статей
СО РАН
6Статей
Комментарии
Аватар пользователя WitcherOfMath

Очень интересно.

Быстрый вход

или зарегистрируйтесь, чтобы отправлять комментарии
Вы сообщаете об ошибке в следующем тексте:
Нажмите Отправить ошибку