5.1. Тайна Фаэтона

5.1. Тайна Фаэтона

В истории астрономии не раз бывало, что выдающемуся открытию помогало заблуждение. Именно заблуждение привело к тому, что были открыты малые планеты, которые нынче принято называть астероидами (с греческого «звездоподобные»).

Огромный и пустой промежуток между орбитами Марса и Юпитера издавна привлекал внимание ученых, которые подозревали, что здесь должна находиться «пятая» планета. Такую гипотезу выдвинул Иоганн Кеплер в XVII веке, а позднее общепринятым стало «правило Тициуса – Боде», согласно которому существует математическая зависимость в расположении планет, нарушаемое только пустотой между Марсом и Юпитером. Правило это было опровергнуто последующими открытиями, но долгое время астрономы целенаправленно искали ему подтверждение.

«Пятую» планету обнаружил в новогоднюю ночь 1801 года Джузеппе Пиацци, директор обсерватории в Палермо (Сицилия). Надо сказать, что у Пиацци была совсем другая задача – он хотел составить точную карту звездного неба в области созвездия Тельца. Сверяясь со звездным каталогом (как выяснилось позже, в каталоге была допущена опечатка), астроном никак не мог обнаружить одну из нужных звезд. Неожиданно он заметил объект седьмой звездной величины, который медленно перемещался по небу. Когда вычислили орбиту космического тела (сделал это известный математик Карл Гаусс), оказалось, что оно движется поразительно точно именно на том расстоянии от Солнца, какое было предсказано «правилом Тициуса – Боде». Астрономы торжествовали: недостающая планета найдена! Ее назвали Церерой (Ceres) в честь римской богини плодородия. Слишком слабый блеск Цереры говорил о том, что размер объекта очень мал по сравнению с другими планетами Солнечной системы (по современным данным, размеры Цереры составляет 960 на 932 км) – между Марсом и Юпитером двигался «карлик».

Казалось, проблема решена, но 28 марта 1802 года астроном-любитель Генрих Ольберс неподалеку от Цереры обнаружил еще одну миниатюрную планету. Ольберс назвал ее Палладой (Pallas) в честь Афины Паллады. Мало того, что Паллада двигалась на расстоянии 2,8 астрономических единиц от Солнца, которое уже «занимала» Церера, ее орбита сильно отклонялась от плоскости эклиптики.

Однако и этим дело не ограничилось. Прошло совсем немного времени, и на том же удалении были открыты еще две планеты: Юнона (Juno, 1804 год) и Веста (Vesta, 1807 год). Все три новых члена планетной «семьи» оказались миниатюрными – не больше 600 км в поперечнике. Обращало на себя внимание, что орбиты этих малых планет пересекались дважды в двух противоположных точках небесной сферы, словно изначально они точно совпадали. Пытаясь объяснить этот феномен, Ольберс выдвинул гипотезу, что малые планеты находятся в зоне, где некогда пролегала орбита одной большой планеты. Гипотеза нашла широкий отклик среди ученых, и с тех пор они называют этот гипотетический объект «планетой Ольберса». Согласно распространенным представлениям, планета находилась на неустойчивой орбите в зоне одновременного воздействия гравитационных полей Юпитера и Солнца, и приливные силы буквально разорвали ее на части. Согласно другой версии, планета столкнулась с крупным небесным телом и опять же распалась на несколько осколков под воздействием чудовищного удара.

Понятно, что если новооткрытые малые планеты – это обломки нормальной планеты, сходной по размерам с Марсом, то их должно быть гораздо больше. Астрономы кропотливо продолжали поиски, но целых сорок лет несовершенные оптические приборы не позволяли отыскать мелкие астероиды (так новооткрытые объекты предложил называть известный астроном Уильям Гершель).

Только 8 декабря 1845 года немец Карл Генке сумел разглядеть и описать пятый астероид – Астрею (Astraea). Началась охота. Ученые с большим усердием стали изучать окрестности Цереры. Американский астроном Саймон Ньюком так описывал этот увлекательный процесс: «Ловили мелкие светила, как охотник ловит дичь. Наблюдатели ставили, так сказать, западни, нанося на карту множество слабых звездочек какой-нибудь небольшой области неба вблизи эклиптики, знакомились хорошо с их расположением и поджидали гостей. Если гость появлялся, то он был членом группы малых планет – и охотник клал его себе в сумку. Появился целый ряд охотников за планетами, из которых некоторые мало известны какими-либо другими астрономическими трудами».

До 1890 года удалось зафиксировать и описать свыше трехсот астероидов. С этого года «охота» пошла гораздо успешнее благодаря применению фотографических пластинок: движущийся по небу астероид оставляет на пластинке след в виде черточки, а не точки, как «неподвижные» звезды.

Процесс поиска новых астероидов не завершен. Сегодня в этом деле астрономам помогают компьютеры, большие наземные телескопы и орбитальный телескоп «Хаббл».

Общее количество открытых на сегодня астероидов составляет 230 тысяч. Из них количество нумерованных объектов (то есть объектов с хорошо определенными параметрами орбит) почти 66 тысяч! Названия же присуждены только 11 тысячам астероидов.

Картина Питера Пауля Рубенса «Падение Фаэтона»

Выявлены семейства и группы астероидов, отличающихся общими для группы параметрами орбит. Это указывало на то, что гипотеза о том, будто бы малые тела являются обломками планеты Ольберса, требует доработки: получалось, что гипотетическая планета разрушалась не одномоментно, а постепенно: сначала она распалась на несколько кусков, затем эти куски начали дробиться, образуя семейства. К тому времени, с легкой руки российского астронома Сергея Орлова, гипотетическую планету стали называть Фаэтоном (Phaeton), что означает «блистающий», «сияющий». Новое название закрепилось, поскольку восходит к древней легенде о сыне бога Гелиоса, который взял у отца солнечную колесницу и погиб, не справившись с управлением.

Первоначально гипотеза Ольберса нашла отражение в американской фантастике. При этом она обрела особое и совершенно неповторимое звучание в эпоху ядерного противостояния двух держав. Например, к гипотезе обратился Рэй Брэдбери в рассказе «Уснувший в Армагеддоне» («Asleep in Armageddon», 1948). В этом коротком произведении астронавт, совершивший вынужденную посадку на астероиде, вступает в контакт с духами погибших воинов, из невнятных реплик которых становится ясно, что некогда здесь была цветущая планета, убитая войной всех со всеми. Фантастическое допущение развил Джеймс Блиш в романе «Морозный год» («Frozen Year», 1957) – здесь Фаэтон разрушается в результате атомной войны.

У нас гипотезу Ольберса одним из первых взял на вооружение Георгий Мартынов. В своей знаменитой трилогии «Звездоплаватели» (1955–1960) он описывает, как на Марс летят две ракеты: американская и советская. Американцы высаживаются неудачно (одного из них тут же съедает местный хищник), а вот советский экипаж чувствует себя вполне комфортно и занимается разнообразными исследованиями. Он и раскрывает тайну Фаэтона. Оказалось, что вся живность, которую земляне встретили на красной планете, завезена туда «фаэтонцами». Более того, представители древней цивилизации воздвигли на Марсе обелиск в память о своей родине. Причиной гибели Фаэтона, по мнению Мартынова, стала не война, а приливные силы Солнца и Юпитера, разорвавшие планету на куски. Однако ученые Фаэтона заранее узнали о грозящей им гибели и загодя подготовили эвакуацию – свыше двухсот лет жители обреченного мира покидали его, переселяясь на планету в окрестностях Веги.

Похожей гипотезы придерживался и Анатолий Митрофанов, описавший в романе «На десятой планете» (1960) экспедицию в пояс астероидов, где смелые советские космолетчики обнаруживают остатки высокоразвитой цивилизации «фаэтов».

Ее наследники поведали землянам, что планета была разрушена в результате неудачной попытки воздействия на вулканическую активность, вызванную нестабильностью ядра Фаэтона («Фаэтии») под влиянием приливных сил Юпитера.

Плодотворную идею подхватил фантаст Александр Казанцев. В рассказе «Кусок шлака» (1963) устами проницательного героя Феликса он пересказал гипотезу о том, что планета Фаэтон погибла в результате ядерной войны, вызвавшей «взрыв океанов». Позднее, в романе «Фаэты» (1971–1973) писатель попытался создать непротиворечивую картину эволюции Солнечной системы и контактов между ее цивилизациями, зародившимися на разных планетах. Модель Казанцева напоминает модель Мартынова, но с некоторыми отличиями. За основу принята гипотеза о том, что пояс астероидов – это осколки древней планеты Фаэны (Фаэтона), но не погибшей в результате приливного воздействия Юпитера, а разрушившейся из-за разгоревшейся на планете империалистической войны. Из всех жителей Фаэны уцелели только участники межпланетных экспедиций, закрепившиеся на Марсе (Мар) и на Земле (Зема). Но перед ними стоит непростая задача – остановить Луну, которая несется к Земле и которая при столкновении уничтожит на нашей планете все живое.

В принципе не только фантасты, но и ученые первой половины ХХ века не сомневались в том, что Фаэтон существовал на самом деле. Спорили только о размерах планеты. Одни полагали, что она была размером с Луну, другие – что больше Марса или даже Земли. Но помимо гипотез требовались серьезные доказательства. Одним из таких доказательств могли стать метеориты, ведь очевидно, что многие из них должны быть камнями с Фаэтона. Действительно, в коллекциях метеоритов стали обнаруживать так называемые «тектиты» – стекловидные природные тела, целиком оплавленные и обладающие характерной структурной поверхностью. До сих пор нет общепринятой гипотезы об их происхождении: одни ученые считают их метеоритами, другие полагают, что эти тела сформировались из местных пород в результате импакта. По своему составу, строению, обезвоженности и другим параметрам тектиты удивительно похожи на стекловидные шлаки, образующиеся при наземных ядерных взрывах. Теоретически наличие тектитов доказывает, что где-то в Солнечной системе произошел мощнейший взрыв. Однако связан ли он с гипотетическим Фаэтоном, оставалось неизвестным.

В 1950-е годы гипотеза Ольберса впервые подверглась серьезной проверке. Ее попытался рассмотреть с позиций небесной механики молодой азербайджанский астроном Гаджибек Султанов. Примечательно, что первая публикация Султанова называлась «Теоретические распределения элементов орбит осколков гипотетической планеты Ольберса» – получается, что в начале своих исследований ученый основывался на упомянутой гипотезе, задавшись целью определить исходные параметры орбиты Фаэтона. Однако выводы, сделанные Султановым после многих лет упорного труда, были неутешительны: «Установлено, что распадом одной планеты нельзя объяснить наблюдаемое распределение астероидов». В своей работе Султанов показал, что двенадцать групп известных астероидов настолько независимы друг от друга, что могли возникнуть только если на орбите было как минимум двенадцать «фаэтонов».

Изучение железных метеоритов опять же указывало на существование нескольких групп «небесных камней», которые формировалось в различных условиях: при разных значениях температуры и давления и даже при разных обстоятельствах нагрева и остывания – что никак не могло происходить в недрах одной планеты. Более того, из анализов состава метеоритов следовало, что они сохранили свою кристаллическую структуру, а в недрах массивной планеты такая структура неминуемо была бы разрушена. Более детальные исследования доказали, что метеоритное вещество могло сформироваться и прийти к сегодняшнему состоянию только в небесных телах размером с астероид.

Несмотря на серьезные возражения со стороны астрофизиков и специалистов по метеоритам, в начале 1970-х годов за рубежом появились работы, в которых делались попытки возродить гипотезу Ольберса на совершенно новых основаниях. В 1972 году английский астроном Майкл Овенден чисто математически показал, что если применить закономерности в движении спутников крупных планет к Солнечной системе, то получится неожиданный результат: в ней должна существовать еще одна планета массой в 90 масс Земли (!), расположенная в районе пояса астероидов. Эта планета, по расчетам Овендена, должна была распасться не позднее, чем 16 млн лет назад. Гипотезу Овендена поддержал американский астроном Том Ван Фландерн. Он предположил, что в результате распада Фаэтона образовались не только астероиды, но и долгопериодические кометы. Анализ орбит таких комет показал, что большинство из них проходит через место распада – т. е. через пояс астероидов. Однако из расчетов Ван Фландерна следовало, что время распада планеты составляет не 16, а 5 млн лет.

Теория Овендена сразу же после ее появления была подвергнута острой критике. Оппонентам удалось показать, что она совершенно не объясняет многие явления, происходящие в поясе астероидов, а значит, остается умозрительной и не может быть применена к реальным объектам. Кроме того, Овенден и Ван Фландерн не сумели внятно объяснить, по каким причинам разрушилась, причем совсем недавно (по космическим масштабам 5 млн лет – это вчера), такая массивная планета (чуть меньше Сатурна). Проделанный астрономами Эдинбургской обсерватории анализ показал, что ни внезапное выделение химической или ядерной энергии, ни давление газов в недрах планеты не могли привести к ее разрыву. Если же причиной разрыва Фаэтона было воздействие приливных сил Юпитера, то ответное воздействие гипотетической планеты должно было бы сказаться на системе его спутников: на восстановление стабильности в ней даже такой гигант, как Юпитер, затратил бы 2 млрд лет.

С еще более сокрушительной критикой гипотезы Овендена выступил известный ирландский астрофизик Эрнст Эпик. Простым подсчетом он показал, что если бы действительно произошел взрыв Фаэтона (независимо от его физической причины), это привело бы к гибели жизни на Земле. Лучистая энергия взрыва испепелила бы поверхность нашей планеты, а спустя три месяца после взрыва на Землю обрушился бы поток частиц и газов. Такой же поток, достигнув Солнца, вызвал бы разогрев нашего светила. Энергии только от притока вещества (остатков планеты, сопоставимой по размерам и массе Сатурну) оказалось бы достаточно, чтобы испарить на Земле слой воды толщиной 20 м. Однако по данным палеонтологии никаких глобальных катастроф на Земле в то время не было. Но самое важное – при взрыве такой планеты не смогли бы образоваться астероиды – все ее вещество перешло бы в пар и мелкие осколки не больше 25 м в диаметре. Если же астероиды существовали до взрыва Фаэтона, то они были бы давно «вычерпаны» этой гипотетической планетой, то есть выпали бы на ее поверхность при случайных встречах и под действием притяжения. Однако пояс астероидов существует – и его существованию должно быть найдено объяснение.

Первую теорию, объясняющую возникновение астероидов без привлечения Фаэтона, попытался обосновать Отто Шмидт – математик, вице-президент Академии наук и один из создателей «Большой Советской Энциклопедии». Запомните эту фамилию, к теории Шмидта мы еще вернемся. Пытаясь объяснить некоторые особенности устройства Солнечной системы, Шмидт выдвинул предположение, что изначально Солнце не имело планет, а приобрело их после того, как в своем движении вокруг центра Галактики вошло в гигантское облако «темной материи» (пыль, метеороиды) и захватило часть этого облака с собой. Постепенно гравитационные силы заставили крупные метеороиды притягиваться друг к другу, образуя «планетезимали» (каменистые зародыши планет) – из них и сформировались со временем все планеты и их естественные спутники. По мнению Шмидта, изначально новорожденные планеты были холодны (как и облако темного вещества, из которого они возникли) и разогрелись позднее за счет распада радиоактивных веществ. В рамках этой необычной теории, получившей большое признание в СССР, предполагалось, что кометы и астероиды являются планетезималями.

Теория Отто Шмидта не раз подвергалась критике и в конечном итоге была признана ошибочной. В процессе дальнейшего изучения вопроса выяснилось (в том числе и путем непосредственного наблюдения протопланетных облаков), что планетная система формируется вместе со звездой из единого газопылевого облака, состоящего преимущественно из водорода. Под действием гравитационных сил газовая туманность сжимается таким образом, что центральная область становится наиболее плотной. Уже 5 млрд лет назад Солнечная система сформировалась почти в том виде, в каком мы ее сегодня знаем.

В то время как теория Шмидта теряла сторонников, гипотеза Ольберса их вновь обрела. В настоящее время ее подробно разрабатывает российский геолог Игорь Резанов. Он учел практически все возражения, высказанные учеными по поводу Фаэтона, и нашел им объяснение в рамках принципиально новой картины формирования и гибели гипотетической планеты. Резанов предположил, что Фаэтон формировался из газопылевого облака вместе с другими планетами и был размером с Марс (радиусом около 3000 км). При этом гипотетическую планету окружала мощная водородная атмосфера, что в начальный период формирования планет было не такой уж редкостью. Около 4,5 млрд лет назад (через 500–600 млн после начала формирования Солнечной системы) тело размером с нашу Луну, прилетев из дальнего космоса, врезалось в Фаэтон. В результате этого столкновения «пятая» планета утратила внешнюю стокилометровую кору, а ее осколки стали астероидами. Удар «скитальца» буквально расплескал поверхность Фаэтона во все стороны. Выплеснутые массы застывали, образуя крупные и мелкие астероиды (изучение астероидов с помощью радаров показало, что по своей форме они действительно очень похожи на капли масла в воде), а часть осколков превратилась в кометы.

Резанов приводит и другое объяснение первичного разрушения Фаэтона. Вполне могло оказаться, что никакой космический «скиталец» тут не понадобился, а сыграла свою роль большая водородная атмосфера, которая в совокупности с другими факторами привела к «газовому взрыву». Интересное следствие вытекает из предложенной модели. Заметная часть вещества Фаэтона, выброшенная в направлении, противоположном его орбитальному движению, должна была выпасть на протосолнце. Возможно, мгновенное выделение огромной кинетической энергии этого падения спровоцировало начало термоядерных реакций в протозвезде и фактически «зажгло» наше светило. Тут важно, что поток его лучистой энергии пришелся на период после первичного разрушения Фаэтона. Свечение Солнца за короткий срок вымело из системы вещество протопланетного диска, не успевшее сконденсироваться в планеты, и установило новый режим планетных атмосфер. Атмосферы планет земной группы (Венера, Земля, Марс) прогрелись до температур, при которых они быстро потеряли водород. Лишившись внешней коры и водородной атмосферы, Фаэтон просуществовал еще 300–400 млн лет, после чего началось его второе разрушение, вызванное дроблением малой планеты и закончившееся 3,6 млрд лет назад. Возможно, в этот период времени на Фаэтоне возникли гидросфера и простейшая биосфера. Собранная на сегодняшний день информация позволяет представить, какой была среда обитания микроорганизмов на Фаэтоне. Поверхность вновь образованной после первого взрыва коры планеты представляла глинистую равнину. Жизнь возникла в трещинах горных пород, где сложились все необходимые для этого физические и химические условия…

Впрочем, сегодня теорию Резанова придется пересматривать. Фаэтон, оказывается, вовсе не погиб, а продолжает существовать в Солнечной системе наряду с другими планетами.

Согласно новейшим наблюдениям, сделанным еще в 2005 году с помощью орбитального телескопа «Хаббл», выяснилось, что крупнейший астероид Церера – это небесное тело, которое относится к категории «карликовых» планет. Как хорошо видно на изображениях, полученных телескопом, Церера отличается такой же шарообразной формой, что и настоящие планеты, и, возможно, обладает плотным ядром. На поверхности Цереры различимы несколько светлых и темных структур, предположительно кратеров. Что касается воды, то если новейшее предположение ученых о том, будто бы Цереру покрывает стометровая толща льда, подтвердится, она по своей гидросфере превзойдет даже Землю! По мнению современных астрономов, Церера – планетный «эмбрион», остановившийся в своем развитии из-за влияния мощного гравитационного поля Юпитера, который не позволил набрать нужное количество вещества, чтобы превратиться в полноразмерную планету.

Если будет доказано, что Церера – протопланета, то придется вносить поправки в гипотезу Ольберса-Резанова о гибели Фаэтона, а то и вообще отказаться от нее. Правы окажутся те, кто говорил, что астероиды – это остатки строительного мусора, из которого так и не сформировалась настоящая планета. В любом случае дальнейшее изучение астероидов позволит заглянуть в раннюю юность Солнечной системы.

Данный текст является ознакомительным фрагментом.