Кометы - дети вулканов (Из блога Василия Янчилина)
Ещё немного "лженауки" для тех, кому ещё не надоело узнавать новое о Солнечной Системе.
Начало здесь http://astronomy-ru.livejournal.com/408375.html и здесь http://astronomy-ru.livejournal.com/408632.html
ЗНАКОМСТВО С ГИПОТЕЗОЙ ВСЕХСВЯТСКОГО
В 2006 году я начал читать 4 главу книги «Проблемы современной космогонии». Книга издана в 1972 году (2-е издание) небольшим для советского времени тиражом - 2700 экземпляров. Её авторы - последователи гипотезы академика Амбарцумяна, считавшего, что небесные тела образуются путем распада более плотных тел. В то время я уже был уверен, что любая галактика образуются в результате распада своего ядра. В этом меня убедили фотографии спиральных галактик ещё в сентябре 2004 года. Что касается происхождения звезд, то были сомнения, и данная книга этих сомнений не рассеяла. Книгу я приобрел в 2005 году, но 4-ю главу не читал, потому что она называется «Космогония Солнечной системы». Как только доходил до неё, думал: а причём тут Солнечная система? Неужели … Да нет, не может быть!
Вера в аккрецию была во мне очень сильна, и я недоумевал, что делает исследователь Солнечной системы в компании последователей Амбарцумяна. Каждый раз недоумевал и каждый раз 4-ю главу не читал. Почему? Возможно, здесь спрятан ответ на вопрос:
почему ученые так зашорены?
Идеи, которые закрепились в голове, порабощают сознание человека и жестко ограничивают его свободу.
Тем не менее, спустя больше года после приобретения книги, я всё-таки собрался и стал читать 4-главу. Её автор, Сергей Всехсвятский (см. фото) сначала поведал, что кометы, подлетая к Солнцу, теряют заметную часть своих льдов. Это я знал. Затем он сделал вывод, что кометы недолговечны по астрономическим меркам, и, следовательно, молоды. Здесь я удивился. Удивился тому, что такой простой и логичный вывод я никогда сам почему-то не делал, но ещё больше удивился тому, что не слышал этого вывода от других ученых. Затем Сергей Константинович, проанализировав расположение кометных орбит, сделал ошеломляющий вывод.
Кометы рождаются в системах планет-гигантов. Они выбрасываются в результате вулканической активности из некоторых спутников Юпитера и Сатурна.
Этот вывод меня поразил и понравился своей научностью. Поясню свою мысль. Я не поверил, что кометы выбрасываются из вулканов на спутниках. Но гипотеза мне очень понравилась, потому что была фальсифицируема. Её можно было опровергнуть. Её легко можно было опровергнуть! Ведь космическая эра уже началась. Достаточно было долететь до спутников больших планет и убедиться, что никакого вулканизма там нет. И всё. После этого можно было бы с умным видом говорить, что советский астроном заблуждался. Всехсвятский подставлялся и не боялся этого. Он предлагал простое и нетривиальное решения для происхождения комет. А главное делал вывод, в который НИКТО не верил и который можно было легко опровергнуть.
Итак, Всехсвятский сделал вывод, что на спутниках Юпитера и Сатурна, которые размером с нашу Луну, существует вулканическая активность. И не обычный вулканизм, как на Земле, а СУПЕРВУЛКАНИЗМ. Такой вулканизм, при котором из недр спутников выбрасываются вулканические бомбы размером несколько километров со скоростью несколько километров в секунду. Когда Всехсвятский это писал, НИКТО НЕ ВЕРИЛ, что на спутниках планет может быть какая-то заметная геологическая активность. И тем более, НИКТО не верил в вулканизм на этих спутниках. А Всехсвятский предсказывал СУПЕРВУЛКАНИЗМ. Поэтому его идеи никто не воспринимал всерьез.
Можно вспомнить, что в 1916 году после того, как Альберт Эйнштейн построил общую теорию относительности (ОТО), он предсказал, что свет, пролетающий вблизи Солнца, должен отклониться на угол в 2 раза больший, чем следует из теории Ньютона. Эйнштейн построил очень громоздкую в математическом плане теорию гравитации. И эта теория претендовала на роль революционной, в том смысле, что должна была заменить теорию тяготения Ньютона. Но предсказание об отклонении света не было революционным. Никто не знал, отклоняется ли свет в поле тяготения и насколько оправданно применять для света теорию гравитации Ньютона.
Итак, громоздкая теория и несопоставимо малое по значимости предсказание о двойном отклонении луча. И это не только мое мнение. Так считал, например, Вольфганг Паули. Вот, что он говорил Вернеру Гейзенбергу о теории гравитации Эйнштейна . Тем не менее, когда было обнаружено, что свет отклоняется в соответствии с ОТО, научное сообщество признало ОТО.
А как с гипотезой Всехсвятского? Был ли обнаружен вулканизм на спутниках? И как отнеслось к этому научное сообщество?
КТО ПРЕДСКАЗАЛ ВУЛКАНЫ НА ИО?
Важную роль в развитии науки играют предсказания. Особенно нетривиальные. На такие предсказания все специалисты реагируют, как правило, одинаково и неадекватно.
Все мы со школы знаем, что на Земле действуют вулканы потому, что наша планета большая и не успела полностью остыть за 4,5 миллиарда лет со времени своего образования. А вот Луна, которая в 80 раз легче, - успела. Поэтому на ней уже давно нет заметной вулканической активности. Вот что об этом пишет известный американский учёный профессор геохимии и космохимии Дэвид Фишер в научно-популярной книге «Рождение Земли» (перевод на русский 1990 года).
Поэтому до начала космической эры никто из планетологов всерьёз не верил, что на небольших небесных телах лунных размеров может быть какой-то заметный вулканизм в современную эпоху. Никто, кроме советского астронома Сергея Всехсвятского. Будучи всемирно известным специалистом по кометам, он в ряде своих книг утверждал следующее. Природа комет и параметры их орбит неопровержимо свидетельствуют, что эти объекты образовались относительно недавно в результате вулканической активности. В частности, многие из них представляют собой куски коры ледяных спутников планет-гигантов, выброшенных в космос в результате грандиозных извержений. В качестве возможных источников комет Сергей Константинович называет три объекта: спутник Юпитера - Ио, спутник Сатурна - Титан и спутник Нептуна - Тритон. На всех этих спутниках впоследствии были обнаружены действующие вулканы. Здесь важно, что все эти предсказания были сделаны до того, как космические аппараты приступили к исследованию планет-гигантов. Кроме того, Всехсвятский предсказывал не обычный вулканизм, наблюдаемый в настоящее время на Земле, а такой, в результате которого каменно-ледяные глыбы, имеющие в поперечнике десять и более километров, выбрасываются со скоростями несколько километров в секунду. То есть, он предсказывал сверхвулканизм. Естественно, планетологи в такое не могли поверить. Ведь состав у всех тел Солнечной системы должен быть примерно одинаковый, раз они образовались из одного хорошо перемешанного газопылевого облака. Поэтому все небесные тела небольших размеров должны были остыть за 4,5 миллиарда лет. О каком сверхвулканизме может идти речь?
Тем не менее, когда в 1979 году «Вояджеры» пролетели сквозь систему Юпитера и обнаружили мощнейшие извержения на Ио, то слава предсказателя внеземных вулканов досталась не Всесвятскому, а представителям ортодоксальной космогонии.
Вот опять цитата из книги Дэвида Фишера «Рождение Земли»:
«Известно, что Ио - единственный спутник в Солнечной системе, на котором в настоящее время происходят активные геологические процессы. Теоретическое предсказание и почти одновременное открытие при наблюдениях вулканизма на Ио - это одна из наиболее счастливых страниц истории науки о планетах. В выпуске журнала Science от 2 марта 1979 г. Пил, Кассен и Рейнольдс из Калифорнии опубликовали ряд уравнений, описывающих гравитационное воздействие Юпитера и всех его спутников на Ио, которое вынуждает ее двигаться по эксцентрической орбите. Они показали, что эта вынужденная эксцентричность может привести к нагреванию вследствие приливной диссипации (когда Ио приближается к Юпитеру или удаляется от него), достаточно, чтобы расплавить большую часть массы Ио, и что вследствие такого расплавления недр возможен интенсивный вулканизм».
Почему такая несправедливость? Почему один учёный десятилетиями «пророчествует», предсказывая существование мощных действующих вулканов на ледяных спутниках планет-гигантов, а его никто не слышит? А затем какая-то группа учёных пишет одну статью, и все лавры победителя достаются им? К этому стоит добавить, что идеи Сергея Всехсвятского были известны за рубежом. Планетологи их не разделяли, но о них слышали.
Попробуем восстановить историческую справедливость. 4 декабря 1973 года произошёл прорыв в исследовании Солнечной системы: впервые космический аппарат «Пионер-10» проник в систему Юпитера, пройдя на расстоянии 131400 километров от газового гиганта. Год спустя аналогичным маршрутом проследовал «Пионер-11».
Было обнаружено, что Ио имеет атмосферу, которая постоянно улетучиваясь с её поверхности, образует вокруг Юпитера тороидальное облако из натрия и водорода. Никто не мог предложить механизм образования и поддержания такой атмосферы. Вот цитата (перевод на русский 1978 года) из коллективной монографии «Юпитер», изданной Аризонским университетом в 1976 году после пролета космических аппаратов «Пионер-10» и «Пионер-11» через систему Юпитера.
Измеренное альбедо Ио оказалось необычайно высоким, что однозначно свидетельствовало о молодой поверхности. Кроме того, на поверхности спутника было обнаружено много серы. Всё это было известно, ДО ТОГО, как вышеуказанные авторы написали статью о приливном разогреве.
Самый простой вывод из всех обнаруженных странных свойств Ио - предположение о внутренней активности спутника. Но где взять энергию для этого? Может, виноват Юпитер?
Эксцентриситет орбиты Ио не равен нулю. Поэтому этот спутник немного покачивается в поле тяготения Юпитера. Способно ли такое покачивание разогреть Ио? Пил, Кассен и Рейнольдс написали сложное уравнение для диссипации приливной энергии. В это уравнение входило много свободных (неизвестных) параметров, зависящих от физических свойств вещества внутри спутника. Произвольно изменяя величины этих параметров, можно было усилить приливный нагрев Ио. Кроме того, вышеупомянутые авторы вспомнили о так называемом резонансе Лапласа: соотношение орбитальных периодов спутников Юпитера - Ганимеда, Европы и Ио составляет 4:2:1. В результате появилась статья, суть которой в том, что Юпитер, эксцентриситет орбиты Ио и влияние Европы вызывают приливный разогрев Ио. Через несколько месяцев после этого космический аппарат «Вояджер-1», обладающий более совершенными приборами, чем «Пионеры», обнаружил семь действующих вулканов на Ио.
Возможно, кто-то и сомневался в выкладках авторов, но времени на то, чтобы выразить свой скептицизм у него практически не было, так как спустя пару месяцев вулканы были открыты.
Теперь подведём итоги.
Всехсвятский предсказывал вулканы на Ио задолго до начала космической эры. Авторы статьи в Science предсказали вулканы ПОСЛЕ ТОГО, как этот спутник был исследован и сфотографирован двумя космическими аппаратами с близкого расстояния. Кроме того, Всехсвятский предсказывал супервулканизм, в результате которого в космос выбрасываются километровые глыбы - ядра будущих комет. А авторы статьи - относительно слабую внутреннюю активность спутника, вызванную приливными разогревом. Открытие мощнейших вулканов на Ио было и для них неожиданным. Активность спутника, как минимум, в десять раз превосходила расчётную. И тем не менее, в глазах научной общественности именно авторы статьи стали предсказателями внеземного вулканизма, а о доводах советского астронома все забыли. Почему?
Концепция Всехсвятского об эруптивном происхождении комет, астероидов и других малых тел Солнечной системы не вписывалась в общепринятую парадигму об образовании небесных тел путём сжатия газопылевого облака. А приливный разогрев Ио - вписывался. Поэтому доводы авторов статьи были восприняты большинством планетологов благосклонно, а доводы Всехсвятского - отвергнуты.
КОРОТКОПЕРИОДИЧЕСКИЕ КОМЕТЫ
К вулканам на Ио и других спутниках мы ещё вернёмся, а сейчас продолжим тему о кометах.
Кто-нибудь знает, как появляются короткопериодические кометы?
Думаю, не все. Потому что я сам ничего не знал об этом, пока не задумался и не выяснил это. Напомню, что все кометы традиционно делятся на две группы: короткопериодические (период меньше 200 лет) и длиннопериодические (период больше 200 лет). Длиннопериодические кометы прилетают откуда-то издалека, а потом улетают. Они движутся по какой-то СВОЕЙ орбите.
Не так короткопериодические. Они появляются ВДРУГ. Вот была какая-то орбита. На ней НИЧЕГО не летало. А потом РАЗ, и на этой орбите появилась короткопериодическая комета. Откуда она появилась? НИКТО не знает. Знают, что еще недавно этой кометы НЕ БЫЛО.
Например, очень многие короткопериодические кометы ПЕРЕСЕКАЮТ орбиту Юпитера. Перед тем, как их первый раз увидели, у многих из них было тесное сближение с Юпитером. Так может быть, они выброшены из системы Юпитера в результате каких-то грандиозных взрывов? Так считал советский астроном Сергей Всехсвятский.
А что говорит об этом ортодоксальная космогония. Согласно традиционной точке зрения ВСЕ кометы прилетают из облака Оорта. Логика здесь простая, в любом другом месте кометы не сохранились бы в течении 4,5 миллиардов лет. То есть, комета прилетает из облака Оорта, делает гравитационный маневр вблизи Юпитера и выходит на короткопериодическую орбиту.
Как выяснить, какая из этих двух точек зрения корректна?
Если комета выбрасывается из системы Юпитера, то на выходе из неё она может иметь любую относительную скорость. И большую - несколько километров в секунду, и маленькую 1-2 км/сек и меньше.
А вот если комета прилетает из облака Оорта, то с какой относительной скоростью она входит в поле притяжения Юпитера, то с ТОЧНО ТАКОЙ ЖЕ скоростью должна выйти из него. Относительно Солнца скорость кометы изменяется, а относительно Юпитера - остается постоянной.
Когда комета прилетает из облака Оорта и достигает орбиты Юпитера, то её скорость примерно равна 18 км/сек. Орбитальная скорость Юпитера 13 км/сек. Поэтому скорость кометы относительно Юпитера будет либо 5 км/сек, либо больше, в зависимости от угла, под которым она приближается к орбите. 5 км/сек - это МИНИМАЛЬНАЯ относительная скорость. Соответственно, когда комета перейдет на короткопериодическую орбиту, то её скорость относительно Юпитера сохранится и будет НЕ меньше 5 км/сек. Естественно, у орбиты такой кометы будет немаленький эксцентриситет (порядка 0,3 и более). И, наоборот, если эксцентриситет у орбиты кометы маленький, то такая комета НЕ МОГЛА прилететь из облака Оорта после гравитационного маневра с Юпитером.
Поэтому, чтобы выяснить, кто прав, СМОТРИМ на орбиты короткопериодических комет, а лучше - на их эксцентриситеты.
КОМЕТА ВИЛЬД-2
Давайте, посмотрим внимательно на какую-нибудь короткопериодическую комету. Например, на Вильд-2 (научное название 81P/Вильда). Это комета была открыта 6 января 1978 года швейцарским астрономом Паулем Вильдом.
Как она оказалась на своей орбите?
Вот официальная точка зрения, взятая из Википедии:
«Считается, что большую часть своей 4,5-миллиардолетней истории комета 81P/Вильда имела более отдалённую и менее вытянутую орбиту. В 1974 г. комета прошла вблизи Юпитера, мощное гравитационное поле которого изменило орбиту кометы и перенесло её во внутреннюю часть Солнечной системы».
Эта комета примечательна тем, что 2 января 2004 года была исследована космическим аппаратом «Стардаст», который сделал 72 снимка кометы крупным планом (см. фото) и собрал частицы из комы кометы. 15 января 2006 года капсула с образцами кометного вещества вернулась на Землю и успешно приземлилась в пустынной местности штата Юта. После вскрытия капсулы стало ясно, что миссия выполнена успешно - захвачено около 30 крупных и мелких частиц кометного вещества. ВПЕРВЫЕ ученые смогли исследовать кометное вещество в лаборатории. К результатам исследования кометного вещества мы ещё вернемся. А сейчас посмотрим, могла ли прилететь эта комета к нам из облака Оорта.
Если бы комета прилетела из облака Оорта, она имела бы почти параболическую скорость (минимальная скорость вылета из Солнечной системы). Соответственно, её скорость при пересечении орбиты Юпитера равнялась бы 18 км/сек. Орбитальная скорость Юпитера 13 км/сек. Вопрос: какая была у кометы скорость относительно Юпитера, когда она пересекала его орбиту?
На этот вопрос нельзя дать точный ответ. Потому что требуется знать УГОЛ, под которым комета приближалась к орбите Юпитера. Если этот угол равнялся нулю, то относительная скорость составляла 18 - 13 = 5 км/сек, если 45 градусов - то около 13 км/сек, если 90 градусов - то 22,2 км/сек, если 180 градусов - то 18 + 13 = 31 км/сек. То есть, 5 км/сек - это МИНИМАЛЬНАЯ относительная скорость. Вероятность такой скорости очень мала. Скорее всего, относительная скорость кометы была больше.
Зачем нам нужна относительная скорость кометы?
Потому что именно эта скорость всегда остаётся неизменной. Комета может сто раз совершить гравитационный маневр вблизи Юпитера. Её скорость каждый раз будет изменяться. Но относительная скорость будет оставаться ТОЙ ЖЕ САМОЙ. С какой скоростью комета влетела в поле тяготения Юпитера, с такой же скоростью она должна вылететь из него.
Поэтому нам нужно рассчитать скорость у кометы Вильд-2, когда она пересекает орбиту Юпитера. А затем найти её скорость относительно Юпитера. В результате мы узнаем, могла или нет комета прилететь из облака Оорта.
Вот орбитальные данные кометы Вильд-2, взятые из Википедии. Большая полуось орбиты а = 3,45 а. е. Афелий А = 5,3 а. е.
Давайте найдем скорость кометы, когда она пересекает орбиту Юпитера. Формулы мы писать не будем, но ответ получим точный
:)
Сначала поместим комету Вильд-2 на круговую орбиту радиуса r = 5,2 а. е. (орбита Юпитера). Обозначим её кинетическую энергию (скорость 13 км/сек) за 1 единицу. Как хорошо известно, её потенциальная энергия будет в два раза больше и со знаком минус, то есть, - 2 единицы. А полная энергия (сумма кинетической и потенциальной), соответственно, - 1 единица. Теперь поместим комету Вильд-2 на современную орбиту. Полная энергия тела на эллиптической орбите обратно пропорциональна большой полуоси. Делим 5,2 а. е. на 3,45 а. е. Получаем 1,5. То есть, сейчас полная энергия кометы Вильд-2 равна - 1,5 единицы. Когда комета долетит до орбиты Юпитера, её потенциальная энергия будет равна - 2 единицы. Значит, кинетическая энергия будет равна 0,5 единицы. Возведём в квадрат 13 км/сек, разделим пополам и извлечём корень. Получаем 9,2 км/сек. С такой скоростью комета Вильд-2 пересекает орбиту Юпитера.
Так как афелий кометы (5,3 а. е.) расположен чуть-чуть дальше, чем орбита Юпитера (5,2 а. е.), то комета пересекает орбиту Юпитера под малым углом. И, следовательно, её скорость относительно Юпитера равна 13 - 9,2 = 3,8 км/сек. Это явно ПРОТИВОРЕЧИТ тому, что комета прилетела из облака Оорта. Если бы комета прилетела из облака Оорта, её скорость относительно Юпитера ПРЕВЫШАЛА бы 5 км/сек.
«СТАРДАСТ» - МИССИЯ НЕВЫПОЛНИМА
7 февраля 1999 года с мыса Канаверал стартовала автоматическая межпланетная станция «Стардаст». Это первая АМС, цель которой доставить на Землю кометное вещество.
А почему такое странное название «Стардаст» - звёздная пыль? Какая связь между звёздной пылью и кометным веществом?
Дело в том, что участники этого проекта - представители традиционной космогонии. Они уверены, что все кометы образовались 4,5 миллиарда лет назад из так называемой первичной туманности - из того ГИПОТЕТИЧЕСКОГО вещества, из которого, как сейчас общепринято, образовались все планеты, их спутники и другие тела Солнечной системы. С этой точки зрения кометное вещество - это реликт самого раннего этапа эволюции Солнечной системы. Это ИЗНАЧАЛЬНОЕ вещество. А откуда взялось это изначальное вещество? Согласно общепринятой точке зрения, оно было выброшено в космос либо при взрывах сверхновых звёзд, либо при взрывах новых звёзд, либо при каких-то других звёздных взрывах. То есть, кометы состоят из звёздной пыли. Если на планетах, спутниках, астероидах эта звёздная пыль претерпела ряд физико-химических превращений и в результате изменилась до неузнаваемости, то на кометах, которые были хорошо законсервированы в облаке Оорта, эта звёздная пыль должна была сохраниться в первозданном виде. Так считали и считают современные астрофизики, включая участников проекта. Поэтому и дали проекту название «Звёздная пыль». И АМС отправилась не абы куда, а конкретно за звёздной пылью, за тем самым первичным веществом, из которого образовалась наша Солнечная система. Естественно, что, доставив это вещество на Землю и исследуя его в лабораториях, мы сможем, наконец-то узнать, КАК образовалась Солнечная система.
Комета Вильд-2 была выбрана для миссии не случайна. Ведь эта комета, как считается, попала во внутреннюю часть Солнечной системы только в 1974 году и ещё не успела потерять свои летучие вещества.
В 2004 году АМС «Стардаст» сблизилась с кометой Вильд-2 на расстояние 240 км, и специальная капсула, наполненная силиконовым гелем (чтобы мягко затормозить быстролетящие микрочастицы) произвела захват кометных частиц. 15 января 2006 года капсула с образцами была доставлена на Землю (см. фото).
Учёные впервые узнали ИЗ ЧЕГО состоят кометы.
Так из чего?
Спустя полтора года после посадки капсулы общественности были представлены первые результаты исследования кометного вещества. Вот, что сказал научный руководитель проекта «Стардаст» Дональд Браунгли:
«Если честно, мы не ожидали найти вещество из внутренней части Солнечной системы. И тем не менее оно было обнаружено уже во второй исследованной частице».
Так что же нашли учёные в кометных частицах?
Они нашли то, чего там быть НЕ МОГЛО. Например, различные минералы, которые образуются при ВЫСОКИХ давлениях и ВЫСОКИХ температурах. В том числе микро кристаллы оливина. Вот что написано об этом минерале в Википедии:
«Оливин - типичный глубинный высокотемпературный минерал. Он распространён во многих видах метеоритов, в мантийных породах, в магматических и высокотемпературных метаморфических и метасоматических породах… Оливин является самым распространённым минералом мантии до глубин около 400 км, где происходит полиморфный переход, с превращением оливина в мэйджоритовый гранат. На Земле часто встречается внутри вулканических бомб, в виде вкраплений в базальтовую лаву и в метеоритах (Палласово железо). При разрушении вулкана морским прибоем иногда образуются пляжи из зелёного оливинового песка».
(См. фото 2).
В сентябрьском номере журнала «Вокруг света» за 2007 год была опубликована большая статья «Тайны межзвёздных облаков», посвященная миссии «Стардаст»:http://www.vokrugsveta.ru/vs/article/4666/
Вот небольшая цитата из неё:
«Еще более впечатляет наличие кристаллов осборнита, состоящего из сернистого кальция и сернистого титана. Для их образования требуется температура 1700° С, которая могла достигаться только в непосредственной близости от Солнца. Но откуда взялись эти 10% вещества с «горячей» предысторией, если до встречи с Юпитером в 1974 году комета вообще не заходила во внутреннюю область Солнечной системы и, казалось бы, не могла позаимствовать оттуда вещество? Просто детективная история!»
А вот окончательный вывод:
«Итак, совершенно неожиданный вывод из полета «Стардаста» состоит в том, что кометы могут содержать вещество, сформировавшееся при самых разных температурах и на всем пространстве от внутренней части Солнечной системы до дальних границ пояса Койпера и облака Оорта, где, как считается, и образуются кометы. Исходный материал кометы образовался частично до, а частично после формирования Солнечной системы. Безусловно, такое смешивание затрудняет исследование эволюции комет, но оно может помочь понять историю образования планет Солнечной системы».
Начало здесь http://astronomy-ru.livejournal.com/408375.html и здесь http://astronomy-ru.livejournal.com/408632.html
ЗНАКОМСТВО С ГИПОТЕЗОЙ ВСЕХСВЯТСКОГО
В 2006 году я начал читать 4 главу книги «Проблемы современной космогонии». Книга издана в 1972 году (2-е издание) небольшим для советского времени тиражом - 2700 экземпляров. Её авторы - последователи гипотезы академика Амбарцумяна, считавшего, что небесные тела образуются путем распада более плотных тел. В то время я уже был уверен, что любая галактика образуются в результате распада своего ядра. В этом меня убедили фотографии спиральных галактик ещё в сентябре 2004 года. Что касается происхождения звезд, то были сомнения, и данная книга этих сомнений не рассеяла. Книгу я приобрел в 2005 году, но 4-ю главу не читал, потому что она называется «Космогония Солнечной системы». Как только доходил до неё, думал: а причём тут Солнечная система? Неужели … Да нет, не может быть!
Вера в аккрецию была во мне очень сильна, и я недоумевал, что делает исследователь Солнечной системы в компании последователей Амбарцумяна. Каждый раз недоумевал и каждый раз 4-ю главу не читал. Почему? Возможно, здесь спрятан ответ на вопрос:
почему ученые так зашорены?
Идеи, которые закрепились в голове, порабощают сознание человека и жестко ограничивают его свободу.
Тем не менее, спустя больше года после приобретения книги, я всё-таки собрался и стал читать 4-главу. Её автор, Сергей Всехсвятский (см. фото) сначала поведал, что кометы, подлетая к Солнцу, теряют заметную часть своих льдов. Это я знал. Затем он сделал вывод, что кометы недолговечны по астрономическим меркам, и, следовательно, молоды. Здесь я удивился. Удивился тому, что такой простой и логичный вывод я никогда сам почему-то не делал, но ещё больше удивился тому, что не слышал этого вывода от других ученых. Затем Сергей Константинович, проанализировав расположение кометных орбит, сделал ошеломляющий вывод.
Кометы рождаются в системах планет-гигантов. Они выбрасываются в результате вулканической активности из некоторых спутников Юпитера и Сатурна.
Этот вывод меня поразил и понравился своей научностью. Поясню свою мысль. Я не поверил, что кометы выбрасываются из вулканов на спутниках. Но гипотеза мне очень понравилась, потому что была фальсифицируема. Её можно было опровергнуть. Её легко можно было опровергнуть! Ведь космическая эра уже началась. Достаточно было долететь до спутников больших планет и убедиться, что никакого вулканизма там нет. И всё. После этого можно было бы с умным видом говорить, что советский астроном заблуждался. Всехсвятский подставлялся и не боялся этого. Он предлагал простое и нетривиальное решения для происхождения комет. А главное делал вывод, в который НИКТО не верил и который можно было легко опровергнуть.
Итак, Всехсвятский сделал вывод, что на спутниках Юпитера и Сатурна, которые размером с нашу Луну, существует вулканическая активность. И не обычный вулканизм, как на Земле, а СУПЕРВУЛКАНИЗМ. Такой вулканизм, при котором из недр спутников выбрасываются вулканические бомбы размером несколько километров со скоростью несколько километров в секунду. Когда Всехсвятский это писал, НИКТО НЕ ВЕРИЛ, что на спутниках планет может быть какая-то заметная геологическая активность. И тем более, НИКТО не верил в вулканизм на этих спутниках. А Всехсвятский предсказывал СУПЕРВУЛКАНИЗМ. Поэтому его идеи никто не воспринимал всерьез.
Можно вспомнить, что в 1916 году после того, как Альберт Эйнштейн построил общую теорию относительности (ОТО), он предсказал, что свет, пролетающий вблизи Солнца, должен отклониться на угол в 2 раза больший, чем следует из теории Ньютона. Эйнштейн построил очень громоздкую в математическом плане теорию гравитации. И эта теория претендовала на роль революционной, в том смысле, что должна была заменить теорию тяготения Ньютона. Но предсказание об отклонении света не было революционным. Никто не знал, отклоняется ли свет в поле тяготения и насколько оправданно применять для света теорию гравитации Ньютона.
Итак, громоздкая теория и несопоставимо малое по значимости предсказание о двойном отклонении луча. И это не только мое мнение. Так считал, например, Вольфганг Паули. Вот, что он говорил Вернеру Гейзенбергу о теории гравитации Эйнштейна . Тем не менее, когда было обнаружено, что свет отклоняется в соответствии с ОТО, научное сообщество признало ОТО.
А как с гипотезой Всехсвятского? Был ли обнаружен вулканизм на спутниках? И как отнеслось к этому научное сообщество?
КТО ПРЕДСКАЗАЛ ВУЛКАНЫ НА ИО?
Важную роль в развитии науки играют предсказания. Особенно нетривиальные. На такие предсказания все специалисты реагируют, как правило, одинаково и неадекватно.
Все мы со школы знаем, что на Земле действуют вулканы потому, что наша планета большая и не успела полностью остыть за 4,5 миллиарда лет со времени своего образования. А вот Луна, которая в 80 раз легче, - успела. Поэтому на ней уже давно нет заметной вулканической активности. Вот что об этом пишет известный американский учёный профессор геохимии и космохимии Дэвид Фишер в научно-популярной книге «Рождение Земли» (перевод на русский 1990 года).
Поэтому до начала космической эры никто из планетологов всерьёз не верил, что на небольших небесных телах лунных размеров может быть какой-то заметный вулканизм в современную эпоху. Никто, кроме советского астронома Сергея Всехсвятского. Будучи всемирно известным специалистом по кометам, он в ряде своих книг утверждал следующее. Природа комет и параметры их орбит неопровержимо свидетельствуют, что эти объекты образовались относительно недавно в результате вулканической активности. В частности, многие из них представляют собой куски коры ледяных спутников планет-гигантов, выброшенных в космос в результате грандиозных извержений. В качестве возможных источников комет Сергей Константинович называет три объекта: спутник Юпитера - Ио, спутник Сатурна - Титан и спутник Нептуна - Тритон. На всех этих спутниках впоследствии были обнаружены действующие вулканы. Здесь важно, что все эти предсказания были сделаны до того, как космические аппараты приступили к исследованию планет-гигантов. Кроме того, Всехсвятский предсказывал не обычный вулканизм, наблюдаемый в настоящее время на Земле, а такой, в результате которого каменно-ледяные глыбы, имеющие в поперечнике десять и более километров, выбрасываются со скоростями несколько километров в секунду. То есть, он предсказывал сверхвулканизм. Естественно, планетологи в такое не могли поверить. Ведь состав у всех тел Солнечной системы должен быть примерно одинаковый, раз они образовались из одного хорошо перемешанного газопылевого облака. Поэтому все небесные тела небольших размеров должны были остыть за 4,5 миллиарда лет. О каком сверхвулканизме может идти речь?
Тем не менее, когда в 1979 году «Вояджеры» пролетели сквозь систему Юпитера и обнаружили мощнейшие извержения на Ио, то слава предсказателя внеземных вулканов досталась не Всесвятскому, а представителям ортодоксальной космогонии.
Вот опять цитата из книги Дэвида Фишера «Рождение Земли»:
«Известно, что Ио - единственный спутник в Солнечной системе, на котором в настоящее время происходят активные геологические процессы. Теоретическое предсказание и почти одновременное открытие при наблюдениях вулканизма на Ио - это одна из наиболее счастливых страниц истории науки о планетах. В выпуске журнала Science от 2 марта 1979 г. Пил, Кассен и Рейнольдс из Калифорнии опубликовали ряд уравнений, описывающих гравитационное воздействие Юпитера и всех его спутников на Ио, которое вынуждает ее двигаться по эксцентрической орбите. Они показали, что эта вынужденная эксцентричность может привести к нагреванию вследствие приливной диссипации (когда Ио приближается к Юпитеру или удаляется от него), достаточно, чтобы расплавить большую часть массы Ио, и что вследствие такого расплавления недр возможен интенсивный вулканизм».
Почему такая несправедливость? Почему один учёный десятилетиями «пророчествует», предсказывая существование мощных действующих вулканов на ледяных спутниках планет-гигантов, а его никто не слышит? А затем какая-то группа учёных пишет одну статью, и все лавры победителя достаются им? К этому стоит добавить, что идеи Сергея Всехсвятского были известны за рубежом. Планетологи их не разделяли, но о них слышали.
Попробуем восстановить историческую справедливость. 4 декабря 1973 года произошёл прорыв в исследовании Солнечной системы: впервые космический аппарат «Пионер-10» проник в систему Юпитера, пройдя на расстоянии 131400 километров от газового гиганта. Год спустя аналогичным маршрутом проследовал «Пионер-11».
Было обнаружено, что Ио имеет атмосферу, которая постоянно улетучиваясь с её поверхности, образует вокруг Юпитера тороидальное облако из натрия и водорода. Никто не мог предложить механизм образования и поддержания такой атмосферы. Вот цитата (перевод на русский 1978 года) из коллективной монографии «Юпитер», изданной Аризонским университетом в 1976 году после пролета космических аппаратов «Пионер-10» и «Пионер-11» через систему Юпитера.
Измеренное альбедо Ио оказалось необычайно высоким, что однозначно свидетельствовало о молодой поверхности. Кроме того, на поверхности спутника было обнаружено много серы. Всё это было известно, ДО ТОГО, как вышеуказанные авторы написали статью о приливном разогреве.
Самый простой вывод из всех обнаруженных странных свойств Ио - предположение о внутренней активности спутника. Но где взять энергию для этого? Может, виноват Юпитер?
Эксцентриситет орбиты Ио не равен нулю. Поэтому этот спутник немного покачивается в поле тяготения Юпитера. Способно ли такое покачивание разогреть Ио? Пил, Кассен и Рейнольдс написали сложное уравнение для диссипации приливной энергии. В это уравнение входило много свободных (неизвестных) параметров, зависящих от физических свойств вещества внутри спутника. Произвольно изменяя величины этих параметров, можно было усилить приливный нагрев Ио. Кроме того, вышеупомянутые авторы вспомнили о так называемом резонансе Лапласа: соотношение орбитальных периодов спутников Юпитера - Ганимеда, Европы и Ио составляет 4:2:1. В результате появилась статья, суть которой в том, что Юпитер, эксцентриситет орбиты Ио и влияние Европы вызывают приливный разогрев Ио. Через несколько месяцев после этого космический аппарат «Вояджер-1», обладающий более совершенными приборами, чем «Пионеры», обнаружил семь действующих вулканов на Ио.
Возможно, кто-то и сомневался в выкладках авторов, но времени на то, чтобы выразить свой скептицизм у него практически не было, так как спустя пару месяцев вулканы были открыты.
Теперь подведём итоги.
Всехсвятский предсказывал вулканы на Ио задолго до начала космической эры. Авторы статьи в Science предсказали вулканы ПОСЛЕ ТОГО, как этот спутник был исследован и сфотографирован двумя космическими аппаратами с близкого расстояния. Кроме того, Всехсвятский предсказывал супервулканизм, в результате которого в космос выбрасываются километровые глыбы - ядра будущих комет. А авторы статьи - относительно слабую внутреннюю активность спутника, вызванную приливными разогревом. Открытие мощнейших вулканов на Ио было и для них неожиданным. Активность спутника, как минимум, в десять раз превосходила расчётную. И тем не менее, в глазах научной общественности именно авторы статьи стали предсказателями внеземного вулканизма, а о доводах советского астронома все забыли. Почему?
Концепция Всехсвятского об эруптивном происхождении комет, астероидов и других малых тел Солнечной системы не вписывалась в общепринятую парадигму об образовании небесных тел путём сжатия газопылевого облака. А приливный разогрев Ио - вписывался. Поэтому доводы авторов статьи были восприняты большинством планетологов благосклонно, а доводы Всехсвятского - отвергнуты.
КОРОТКОПЕРИОДИЧЕСКИЕ КОМЕТЫ
К вулканам на Ио и других спутниках мы ещё вернёмся, а сейчас продолжим тему о кометах.
Кто-нибудь знает, как появляются короткопериодические кометы?
Думаю, не все. Потому что я сам ничего не знал об этом, пока не задумался и не выяснил это. Напомню, что все кометы традиционно делятся на две группы: короткопериодические (период меньше 200 лет) и длиннопериодические (период больше 200 лет). Длиннопериодические кометы прилетают откуда-то издалека, а потом улетают. Они движутся по какой-то СВОЕЙ орбите.
Не так короткопериодические. Они появляются ВДРУГ. Вот была какая-то орбита. На ней НИЧЕГО не летало. А потом РАЗ, и на этой орбите появилась короткопериодическая комета. Откуда она появилась? НИКТО не знает. Знают, что еще недавно этой кометы НЕ БЫЛО.
Например, очень многие короткопериодические кометы ПЕРЕСЕКАЮТ орбиту Юпитера. Перед тем, как их первый раз увидели, у многих из них было тесное сближение с Юпитером. Так может быть, они выброшены из системы Юпитера в результате каких-то грандиозных взрывов? Так считал советский астроном Сергей Всехсвятский.
А что говорит об этом ортодоксальная космогония. Согласно традиционной точке зрения ВСЕ кометы прилетают из облака Оорта. Логика здесь простая, в любом другом месте кометы не сохранились бы в течении 4,5 миллиардов лет. То есть, комета прилетает из облака Оорта, делает гравитационный маневр вблизи Юпитера и выходит на короткопериодическую орбиту.
Как выяснить, какая из этих двух точек зрения корректна?
Если комета выбрасывается из системы Юпитера, то на выходе из неё она может иметь любую относительную скорость. И большую - несколько километров в секунду, и маленькую 1-2 км/сек и меньше.
А вот если комета прилетает из облака Оорта, то с какой относительной скоростью она входит в поле притяжения Юпитера, то с ТОЧНО ТАКОЙ ЖЕ скоростью должна выйти из него. Относительно Солнца скорость кометы изменяется, а относительно Юпитера - остается постоянной.
Когда комета прилетает из облака Оорта и достигает орбиты Юпитера, то её скорость примерно равна 18 км/сек. Орбитальная скорость Юпитера 13 км/сек. Поэтому скорость кометы относительно Юпитера будет либо 5 км/сек, либо больше, в зависимости от угла, под которым она приближается к орбите. 5 км/сек - это МИНИМАЛЬНАЯ относительная скорость. Соответственно, когда комета перейдет на короткопериодическую орбиту, то её скорость относительно Юпитера сохранится и будет НЕ меньше 5 км/сек. Естественно, у орбиты такой кометы будет немаленький эксцентриситет (порядка 0,3 и более). И, наоборот, если эксцентриситет у орбиты кометы маленький, то такая комета НЕ МОГЛА прилететь из облака Оорта после гравитационного маневра с Юпитером.
Поэтому, чтобы выяснить, кто прав, СМОТРИМ на орбиты короткопериодических комет, а лучше - на их эксцентриситеты.
КОМЕТА ВИЛЬД-2
Давайте, посмотрим внимательно на какую-нибудь короткопериодическую комету. Например, на Вильд-2 (научное название 81P/Вильда). Это комета была открыта 6 января 1978 года швейцарским астрономом Паулем Вильдом.
Как она оказалась на своей орбите?
Вот официальная точка зрения, взятая из Википедии:
«Считается, что большую часть своей 4,5-миллиардолетней истории комета 81P/Вильда имела более отдалённую и менее вытянутую орбиту. В 1974 г. комета прошла вблизи Юпитера, мощное гравитационное поле которого изменило орбиту кометы и перенесло её во внутреннюю часть Солнечной системы».
Эта комета примечательна тем, что 2 января 2004 года была исследована космическим аппаратом «Стардаст», который сделал 72 снимка кометы крупным планом (см. фото) и собрал частицы из комы кометы. 15 января 2006 года капсула с образцами кометного вещества вернулась на Землю и успешно приземлилась в пустынной местности штата Юта. После вскрытия капсулы стало ясно, что миссия выполнена успешно - захвачено около 30 крупных и мелких частиц кометного вещества. ВПЕРВЫЕ ученые смогли исследовать кометное вещество в лаборатории. К результатам исследования кометного вещества мы ещё вернемся. А сейчас посмотрим, могла ли прилететь эта комета к нам из облака Оорта.
Если бы комета прилетела из облака Оорта, она имела бы почти параболическую скорость (минимальная скорость вылета из Солнечной системы). Соответственно, её скорость при пересечении орбиты Юпитера равнялась бы 18 км/сек. Орбитальная скорость Юпитера 13 км/сек. Вопрос: какая была у кометы скорость относительно Юпитера, когда она пересекала его орбиту?
На этот вопрос нельзя дать точный ответ. Потому что требуется знать УГОЛ, под которым комета приближалась к орбите Юпитера. Если этот угол равнялся нулю, то относительная скорость составляла 18 - 13 = 5 км/сек, если 45 градусов - то около 13 км/сек, если 90 градусов - то 22,2 км/сек, если 180 градусов - то 18 + 13 = 31 км/сек. То есть, 5 км/сек - это МИНИМАЛЬНАЯ относительная скорость. Вероятность такой скорости очень мала. Скорее всего, относительная скорость кометы была больше.
Зачем нам нужна относительная скорость кометы?
Потому что именно эта скорость всегда остаётся неизменной. Комета может сто раз совершить гравитационный маневр вблизи Юпитера. Её скорость каждый раз будет изменяться. Но относительная скорость будет оставаться ТОЙ ЖЕ САМОЙ. С какой скоростью комета влетела в поле тяготения Юпитера, с такой же скоростью она должна вылететь из него.
Поэтому нам нужно рассчитать скорость у кометы Вильд-2, когда она пересекает орбиту Юпитера. А затем найти её скорость относительно Юпитера. В результате мы узнаем, могла или нет комета прилететь из облака Оорта.
Вот орбитальные данные кометы Вильд-2, взятые из Википедии. Большая полуось орбиты а = 3,45 а. е. Афелий А = 5,3 а. е.
Давайте найдем скорость кометы, когда она пересекает орбиту Юпитера. Формулы мы писать не будем, но ответ получим точный
:)
Сначала поместим комету Вильд-2 на круговую орбиту радиуса r = 5,2 а. е. (орбита Юпитера). Обозначим её кинетическую энергию (скорость 13 км/сек) за 1 единицу. Как хорошо известно, её потенциальная энергия будет в два раза больше и со знаком минус, то есть, - 2 единицы. А полная энергия (сумма кинетической и потенциальной), соответственно, - 1 единица. Теперь поместим комету Вильд-2 на современную орбиту. Полная энергия тела на эллиптической орбите обратно пропорциональна большой полуоси. Делим 5,2 а. е. на 3,45 а. е. Получаем 1,5. То есть, сейчас полная энергия кометы Вильд-2 равна - 1,5 единицы. Когда комета долетит до орбиты Юпитера, её потенциальная энергия будет равна - 2 единицы. Значит, кинетическая энергия будет равна 0,5 единицы. Возведём в квадрат 13 км/сек, разделим пополам и извлечём корень. Получаем 9,2 км/сек. С такой скоростью комета Вильд-2 пересекает орбиту Юпитера.
Так как афелий кометы (5,3 а. е.) расположен чуть-чуть дальше, чем орбита Юпитера (5,2 а. е.), то комета пересекает орбиту Юпитера под малым углом. И, следовательно, её скорость относительно Юпитера равна 13 - 9,2 = 3,8 км/сек. Это явно ПРОТИВОРЕЧИТ тому, что комета прилетела из облака Оорта. Если бы комета прилетела из облака Оорта, её скорость относительно Юпитера ПРЕВЫШАЛА бы 5 км/сек.
«СТАРДАСТ» - МИССИЯ НЕВЫПОЛНИМА
7 февраля 1999 года с мыса Канаверал стартовала автоматическая межпланетная станция «Стардаст». Это первая АМС, цель которой доставить на Землю кометное вещество.
А почему такое странное название «Стардаст» - звёздная пыль? Какая связь между звёздной пылью и кометным веществом?
Дело в том, что участники этого проекта - представители традиционной космогонии. Они уверены, что все кометы образовались 4,5 миллиарда лет назад из так называемой первичной туманности - из того ГИПОТЕТИЧЕСКОГО вещества, из которого, как сейчас общепринято, образовались все планеты, их спутники и другие тела Солнечной системы. С этой точки зрения кометное вещество - это реликт самого раннего этапа эволюции Солнечной системы. Это ИЗНАЧАЛЬНОЕ вещество. А откуда взялось это изначальное вещество? Согласно общепринятой точке зрения, оно было выброшено в космос либо при взрывах сверхновых звёзд, либо при взрывах новых звёзд, либо при каких-то других звёздных взрывах. То есть, кометы состоят из звёздной пыли. Если на планетах, спутниках, астероидах эта звёздная пыль претерпела ряд физико-химических превращений и в результате изменилась до неузнаваемости, то на кометах, которые были хорошо законсервированы в облаке Оорта, эта звёздная пыль должна была сохраниться в первозданном виде. Так считали и считают современные астрофизики, включая участников проекта. Поэтому и дали проекту название «Звёздная пыль». И АМС отправилась не абы куда, а конкретно за звёздной пылью, за тем самым первичным веществом, из которого образовалась наша Солнечная система. Естественно, что, доставив это вещество на Землю и исследуя его в лабораториях, мы сможем, наконец-то узнать, КАК образовалась Солнечная система.
Комета Вильд-2 была выбрана для миссии не случайна. Ведь эта комета, как считается, попала во внутреннюю часть Солнечной системы только в 1974 году и ещё не успела потерять свои летучие вещества.
В 2004 году АМС «Стардаст» сблизилась с кометой Вильд-2 на расстояние 240 км, и специальная капсула, наполненная силиконовым гелем (чтобы мягко затормозить быстролетящие микрочастицы) произвела захват кометных частиц. 15 января 2006 года капсула с образцами была доставлена на Землю (см. фото).
Учёные впервые узнали ИЗ ЧЕГО состоят кометы.
Так из чего?
Спустя полтора года после посадки капсулы общественности были представлены первые результаты исследования кометного вещества. Вот, что сказал научный руководитель проекта «Стардаст» Дональд Браунгли:
«Если честно, мы не ожидали найти вещество из внутренней части Солнечной системы. И тем не менее оно было обнаружено уже во второй исследованной частице».
Так что же нашли учёные в кометных частицах?
Они нашли то, чего там быть НЕ МОГЛО. Например, различные минералы, которые образуются при ВЫСОКИХ давлениях и ВЫСОКИХ температурах. В том числе микро кристаллы оливина. Вот что написано об этом минерале в Википедии:
«Оливин - типичный глубинный высокотемпературный минерал. Он распространён во многих видах метеоритов, в мантийных породах, в магматических и высокотемпературных метаморфических и метасоматических породах… Оливин является самым распространённым минералом мантии до глубин около 400 км, где происходит полиморфный переход, с превращением оливина в мэйджоритовый гранат. На Земле часто встречается внутри вулканических бомб, в виде вкраплений в базальтовую лаву и в метеоритах (Палласово железо). При разрушении вулкана морским прибоем иногда образуются пляжи из зелёного оливинового песка».
(См. фото 2).
В сентябрьском номере журнала «Вокруг света» за 2007 год была опубликована большая статья «Тайны межзвёздных облаков», посвященная миссии «Стардаст»:http://www.vokrugsveta.ru/vs/article/4666/
Вот небольшая цитата из неё:
«Еще более впечатляет наличие кристаллов осборнита, состоящего из сернистого кальция и сернистого титана. Для их образования требуется температура 1700° С, которая могла достигаться только в непосредственной близости от Солнца. Но откуда взялись эти 10% вещества с «горячей» предысторией, если до встречи с Юпитером в 1974 году комета вообще не заходила во внутреннюю область Солнечной системы и, казалось бы, не могла позаимствовать оттуда вещество? Просто детективная история!»
А вот окончательный вывод:
«Итак, совершенно неожиданный вывод из полета «Стардаста» состоит в том, что кометы могут содержать вещество, сформировавшееся при самых разных температурах и на всем пространстве от внутренней части Солнечной системы до дальних границ пояса Койпера и облака Оорта, где, как считается, и образуются кометы. Исходный материал кометы образовался частично до, а частично после формирования Солнечной системы. Безусловно, такое смешивание затрудняет исследование эволюции комет, но оно может помочь понять историю образования планет Солнечной системы».