Откуда берутся кометы?

Откуда берутся кометы?

Если считать, что Зодиакальный свет существует уже несколько сотен миллионов лет, то за это время он должен полностью обновиться не менее нескольких сотен раз. Отсюда следует, что где-то в Солнечной системе должен действовать постоянный источник межпланетной пыли.

Прежде всего им может быть пояс малых планет или астероидов. Несомненно, что в телескопы мы видим только крупнейшие из них, тогда как среди астероидов большинство составляют мелкие и мельчайшие твердые осколки, поперечники которых измеряются метрами, сантиметрами и даже миллиметрами. Их взаимные столкновения приводят к дальнейшему дроблению твердого вещества, а давление солнечных лучей распределяет мелкие частицы по эллиптическим, прямым и гиперболическим орбитам.

Вездесущие метеориты - тела той же природы, что и астероиды. Сталкиваясь с планетами и их спутниками, метеориты иногда «выбивают» в межпланетное пространство некоторое количество твердой пыли. Но это утверждение верно лишь для небольших планет и спутников, поле тяготения которых сравнительно невелико. В остальных же случаях вещество метеорита остается на том теле, куда он упал. Так что, по-видимому, главный источник Зодиакального света - пояс астероидов.

Происхождение этого пояса до сих пор остается предметом горячих дискуссий. Еще в начале позапрошлого века один из перво открывателей астероидов немецкий астроном Г.Ольберс высказал гипотезу, что когда-то на месте астероидного кольца существовала планета, названная много позже Фаэтоном. По неизвестным причинам «планета Ольберса» распалась на части, которые, дробясь при столкновениях, постепенно превратились в современный пояс малых планет. Гипотезу о катастрофическом распаде или взрыве Фаэтона поддерживали многие астрономы, в том числе и В.Г.Фесенков. В 1975г. пулковские астрономы опубликовали обстоятельную работу советского астронома К.Н.Савченко (1910-1956), в которой автор доказывает, что по массе Фаэтон принадлежал к планетам земного типа. По оценке К.Н.Савченко масса Фаэтона была близка к массе Марса, а радиус составлял 3440 км. Хотя причина взрыва Фаэтона остается неясной, по мнению К.Н.Савченко «сама гипотеза разрыва планеты Ольберса наилучшим образом удовлетворяет всем ныне известным особенностям строения кольца астероидов».

Несколько лет назад голландский астроном Ван Фландерн, изучая орбиты комет, нашел, что всего 5 миллионов лет назад между орбитами Марса и Юпитера взорвалась планета, по массе в 90 раз превосходящая Землю. Такая планета по размерам сравнима с Сатурном. Как считает Ван Фландерн, она обладала толстой ледяной корой, обломки которой были выброшены далеко за пределы планетной системы и образовали то облако небольших ледяных тел, существование которого еще в 50-х годах текущего века заподозрил известный голландский астроном Я.Оорт. Расстояние от Солнца этого «облака Оорта» огромно - около 150000 а.е. По Оорту и Фландерну облако Оорта - потенциальный «запасник» кометных ядер.

Подавляющее большинство осколков находятся так далеко от Земли и Солнца, что просто недоступно для наблюдений. Эти «сверхдолгопериодические» кометы все время находятся в «замороженном» состоянии, газов практически не расходуют, а потому могут существовать миллиарды лет.

Однако под действием возмущений со стороны ближайших звезд некоторые из них могут приобрести орбиты с малым перигелийным расстоянием, пересекающие планетную систему. Постепенное сокращение этих орбит из-за возмущающего действия планет и частые сближения с Солнцем приведут к быстрой потере газов и в конце концов - к полному распаду таких комет. Но на смену исчезнувшим кометам из кометного облака Оорта приходят все новые и новые. Возможно, именно этим путем непрерывно пополняется число быстро распадающихся короткопериодических комет.

Современные знания о кометах рисуют перед нашими глазами следующую картину.

Планетную систему со всех сторон окружает исполинский рой «ледяных» глыб с твердыми включениями. Общее число глыб весьма велико, а поперечник «кометного облака» почти в 2000 раз превышает диаметр планетной системы. За пределами «облака» преобладает тяготение соседних звезд, а внутри его движение глыб определяется притяжением Солнца и планет.

Далеко не все из этих глыб можно назвать кометными ядрами. Большинство их обращается вокруг Солнца по огромным орбитам с колоссальными перигелийными расстояниями, а потому, находясь постоянно в «замороженном» состоянии, они остаются лишенными характерных признаков комет - голов и хвостов.

Лишь те из глыб, которые вследствие возмущающего действия звезд приобретут орбиты с малым перигелийным расстоянием, становятся кометами в полном смысле этого слова.

Сближение с Солнцем «оживляет» замерзшее кометное ядро. Его поверхностный слой испаряется, образуя голову и газовый хвост новой кометы. Испаряющиеся газовые молекулы, покидающие ядро с тепловыми скоростями порядка сотен метров в секунду, увлекают за собой некоторые из твердых частиц кометного ядра. Так формируются пылевые хвосты и метеорные потоки.

Газовые молекулы, покинувшие кометное ядро под действием излучения Солнца, очень быстро распадаются на менее сложные молекулы, часть которых дает свечение в видимой части спектра.

Солнечный свет, превративший «ледяную» глыбу в исполинскую комету, становится вместе с тем и причиной её постепенного распада. С каждым приближением к Солнцу масса кометного ядра уменьшается за счет безвозвратно по кидающих его газов. Под действием притяжения планет орбита кометы, как правило, сокращается, что лишь ускоряет этот процесс., Сближения с Солнцем учащаются, и комета приближается к опасным для нее районам Солнечной системы, где редкие столкновения с метеорными телами могут приблизить её конец. Распад кометного ядра, дополняющий рассеяние его ледяной части, и постепенное превращение в метеорный поток - таков удел большинства комет. Другой, правда, очень маловероятный вариант «смерти» кометы - её столкновение с Солнцем или планетами.

В 1978г. опубликована работа Б.Марсдена, З.Секанины и Э.Эверхерта, в которой с очень большой точностью вычислены орбиты более 300 долгопериодических комет. Авторы работы пришли к обоснованному выводу, что периферия Солнечной системы буквально кишит кометами. Значит, существование облака Оорта - реальность, требующая объяснения. Кстати, подсчитано, что период полураспада этого облака составляет примерно миллиард лет.

Считают, что «образование этого облака является результатом грандиозного взрыва планеты Фаэтон, когда-то обращавшейся по своей орбите на расстоянии 2,8 а.е. от Солнца. В пользу взрыва Фаэтона могут говорить и неймановы фигуры на железных метеоритах, и кратеры на ближайших к Фаэтону планетах и их спутниках, и другие факты. Обломки ледяной коры Фаэтона, достигнув гравитационных границ Солнца, стали самыми далекими и многочисленными спутниками нашего светила.

оси орбит долгопериодических комет

На рисунке изображены большие оси орбит долгопериодических комет. В масштабе этого рисунка планетная система, ограниченная орбитой Плутона, изобразится точкой. На рисунке показана и соседняя звезда Альфа Центавра. Рассматривая рисунок, трудно отделаться от впечатления, что на нем зафиксирован какой-то колоссальнейший по масштабам взрыв некоего тела, осколки которого разлетелись в самые разные стороны!

Конечно, источником пополнения облака Оорта можно считать не только взрыв гипотетического Фаэтона. Ныне хорошо известно, что поверхности многих спутников планет покрыты льдом. Тяготение на поверхностях спутников сравнительно невелико, и потому при падении крупного метеорита на спутник ледяные осколки его коры могут быть выброшены в межпланетное пространство. Возмущения со стороны планет-гигантов в принципе способны перевести эти осколки в область облака Оорта.

По гипотезе С.К.Всехсвятского кометные ядра могут извергаться вулканами некоторых спутников планет-гигантов. Примером подобного процесса можно считать недавно зафиксированные мощнейшие извержения вулканов Ио - спутника Юпитера.

Некоторые зарубежные исследователи считали, что ледяные тела облака Оорта конденсируются из межзвездных молекулярных облаков. Наконец, многие астрономы рассматривают облако Оорта как остаток того газопылевого пространственного облака, из которого когда-то образовалась Солнечная система.

Следует подчеркнуть, что существование Фаэтона и его катастрофический взрыв оспаривается рядом исследователей. Так, например, в монографии А.И.Симоненко. «Метеориты - осколки астероидов» подробно объясняются главнейшие особенности метеоритов, причем автор нигде не при бегает к помощи гипотезы о взорвавшейся планете. Предполагается, что в теперешней зоне астероидного кольца никогда не было крупных планетных тел. Соседство с Юпитером мешало образованию в этой области Солнечной системы крупной планеты. Несколько небольших «родительских» тел, сталкиваясь друг с другом, в конце концов породили современный пояс малых планет. Известный советский астроном Б.Ю.Левин детально показал, как все это могло бы произойти. Облако же Оорта, по его мнению, - это остаток протопланетного облака.

И все же сомнения остаются. В метеоритах находят не только весьма сложные органические соединения, но и так называемые «организованные» элементы, поразительно напоминающие окаменевшие простейшие водоросли. Для их образования нужна водная среда и земноподобная планета. О том же говорят и битумы, сравнительно обильно представленные в некоторых типах метеоритов.

Зодиакальный свет - казалось бы второстепенная деталь Солнечной системы. Но как много глубоких, волнующих проблем порождает его изучение!