«Кометы. Странники Солнечной системы»
Как определить параметры ядра кометы
Долгое время ученые не могли объяснить, как кометы появляются в Солнечной системе. Однако примерно с середины XX века считается, что большинство этих космических объектов прибывает из облака Оорта, преодолевая огромные расстояния — от 25 до 250 тысяч астрономических единиц от Солнца. В книге «Кометы. Странники Солнечной системы» (издательство «Бомбора») астроном Леонид Еленин рассказывает, кто за ними охотится и что нам сегодня известно о кометах. Книга вошла в длинный список премии «Просветитель» 2024 года. Предлагаем вам ознакомиться с фрагментом о том, из чего состоит кометное ядро и с какими трудностями сталкиваются ученые, пытаясь определить его размер и плотность.
III. Природа комет
Я рассказал о долгом тысячелетнем пути, который человечество прошло прежде, чем приблизилось к пониманию природы комет. Что же они такое на самом деле? Именно об этом мы более детально поговорим в этой главе. И начнем с самого загадочного и важного элемента — кометного ядра. О хвостах комет люди знают уже тысячи лет, в то время как об астероидах всего лишь чуть более двухсот1. Но комета — это ее ядро, а все остальное — кома и хвост — лишь следствие его активности. По иронии природы человечество увидело ядро кометы лишь недавно. Это произошло в 1986 году, когда флот космических кораблей изучал Великую комету Галлея. За последние десятилетия произошел огромный скачок в изучении этих тел, и я расскажу о том, что мы знаем о них сегодня. Итак, давайте погрузимся в глубь газово-пылевой оболочки, туда, где от посторонних глаз скрыт настоящий реликт Солнечной системы — кометное ядро.
1Первый астероид — Церера (ныне карликовая планета), был открыт итальянским астрономом Джузеппе Пьяцци в Палермской астрономической обсерватории 1 января 1801 года.
Как я уже писал в предыдущей главе, общее понимание того, чем является крохотное, по сравнению с комой и хвостом, кометное ядро, появилось в начале 1950-х годов. Да, отдельные и в целом верные идеи о том, что собой представляет «сердце» кометы, возникали и ранее. В 1927 году французский астроном Фернан Бальде и его американский коллега Эрл Слайфер2, изучая комету 7P/Pons-Winnecke, высказали предположение, что ее ядро — совсем небольшой, диаметром в две-три мили, монолитный объект. Напомню, что в то время активно продвигалась теория «песчаной горы» или «отмели», описывающей кометное ядро как облако или рой гравитационно связанных между собой мелких частиц, содержащих адсорбированные3 газы, а та активность, что мы наблюдаем у комет, является не чем иным, как обратным процессом — десорбцией, то есть их высвобождением в окружающее пространство.
2Его брат Весто Слайфер впервые выполнил измерения лучевых скоростей галактик и первым связал красное смещение со скоростью.
3Адсорбция — самопроизвольный процесс поглощения твердым телом либо жидкостью различных веществ из окружающей среды.
В военном 1943 году молодой советский астроном Борис Юльевич Левин высказал идею, что кометные ядра по физико-химической природе похожи на метеоритное вещество и отличаются лишь своими размерами и количеством сорбированных (поглощенных) газов. Следующий шаг вперед в 1948 году сделал советский астроном Сергей Константинович Всехсвятский, первым предположивший, что кометные ядра могут содержать лед, а наблюдаемая активность связана не с десорбцией поглощенных газов, а с их сублимацией (превращением твердого тела непосредственно в газ) при приближении к Солнцу. Он был близок к разгадке тайны, но, к сожалению, не стал развивать свою идею. Год спустя Левин в своей научно-популярной статье, опубликованной в журнале «Природа», также пишет о возможном присутствии льдов в составе кометных ядер, и снова это высказывание остается без должного научного развития.
И только Фред Лоуренс Уиппл объединил воедино летавшие в воздухе идеи. Добавив к ним свои революционные мысли, в 1950 году он выдвинул концепцию «грязного снежка», объяснявшую многие особенности наблюдаемого поведения комет. И хотя Уиппл обошел вопрос процентного соотношения метеоритного вещества и льдов, но все же он был уверен, что это каменистые тела с вкраплениями льдов, а не наоборот. Так что устоявшееся «название» модели не совсем верно, скорее это «камни, облепленные снегом». Да, его модель была достаточно проста: она не рассматривала подповерхностную структуру ядра, но главное, что она кардинально отличалась от «горы песка» или «ядра-роя». Все дальнейшие исследования лишь дополняли ее. Стоит отметить, что именно Уиппл первым предположил, что в Солнечной системе есть «дремлющие» (dormant) кометы — тела, которые полностью исчерпали свои запасы летучих веществ, по крайней мере на поверхности, и мы наблюдаем их как обычные астероиды. Первым кандидатом в такие объекты стал странный астероид на кометной орбите — (944) Идальго, обнаруженный в 1920 году немецким астрономом Вальтером Бааде. Сейчас он считается и первым из открытых кентавров, о которых мы уже говорили в первой главе.