Ошибка Коперника. Загадка жизни во Вселенной - Калеб Шарф

Диаметр Солнца обычно приводится по фотосфере – внешней поверхности, испускающей видимый свет.

54

Эта область простирается от орбиты Нептуна (это примерно в 30 раз больше, чем расстояние от Солнца до Земли, то есть составляет 30 астрономических единиц – а. е.), и еще почти на столько же (примерно до 50 а. е.). В отличие от пояса астероидов, который пролегает ближе к Солнцу, почти все тела в поясе Койпера богаты замерзшими летучими соединениями вроде воды, метана и аммиака. Все, что находится в поясе Койпера и дальше, называют транснептуновыми объектами. Пояс получил название в честь американского астронома нидерландского происхождения Джерарда Койпера (1905–1973), однако уже со времени открытия Плутона в 1930 году многие астрономы выдвигали предположения о существовании этого региона и о том, какие тела в нем содержатся.

55

Энергия излучения на единицу площади убывает пропорционально квадрату расстояния от источника излучения – это простой геометрический эффект: свет распространяется, словно поверхность расширяющейся сферы.

56

Иногда его называют облаком Эпика-Оорта. Это внешняя область Солнечной системы названа в честь голландского астронома Яна Оорта (1900–1992), который, помимо всего прочего, еще в 1932 году обнаружил свидетельства существования на Млечном Пути невидимого компонента вещества – в наши дни его называют темным веществом. Оорт предположил, что долгопериодические кометы должны зарождаться в областях, сильно удаленных от Солнца, однако они все равно удерживаются гравитацией в пределах Солнечной системы, и именно эти области и назвали облаком Оорта. Из соображений динамики у облака Оорта должна быть внутренняя зона, больше похожая на диск, и внешняя, скорее напоминающая сферу.

57

Считается, что это название пустил в обращение в одном из своих рубайят Омар Хайям – персидский астроном, поэт и математик, живший в XII веке.

58

Это называется эффект Пойнтинга – Робертсона. Явление это достаточно сложное, неуловимое и противоречит интуиции, поскольку механизм зависит от выбранной точки отсчета. Приведу аналогию. Представьте себе, что вы стоите под вертикальным дождем. Если вы пойдете или побежите, дождь для вас перестанет быть вертикальным – он будет сильнее мочить вам грудь и живот, чем спину. Примерно так же воздействует солнечный свет на объект, который вращается вокруг Солнца, и этот эффект называется аберрацией: кажется, будто излучение движется скорее в направлении этого объекта, чем радиально мимо него. Свет несет импульс, и поэтому объект (крупинка зодиакальной пыли) немного теряет в импульсе, направленном вперед, по орбите; его перетаскивает на более низкую орбиту. Однако на самом деле все еще сложнее. Объект еще и абсорбирует излучение, нагревается и начинает сам испускать свет. То, как впитывается и рассеивается свет, играет важную роль для крошечных крупиц пыли и зависит от состава и размера пылинки. Если вы так любите науку, что не боитесь никаких трудностей, прочтите превосходную, однако сугубо научную статью, где изложены все подробности: J. A. Burns et al. Radiation Forces on Small Particles in the Solar System, Icarus 40 (1979): 1–48.

59

См., например, D. E. Brownlee, D. A. Tomandl, and E. Olszewski. Interplanetary Dust; A New Source of Extraterrestrial Material for Laboratory Studies. Proceedings of the Eighth Lunar Science Conference, Houston, Texas, March 14–18, 1977, Vol. 1. New York: Pergamon Press, 1977, 149–160.

60

См., например, D. Nesvorný et al. Dynamical Model for the Zodiacal Cloud and Sporadic Meteors. The Astrophysical Journal 743 (44): 129–44.

61

В этом участвовали и другие обсерватории, см., например, D. Jewitt et al. Hubble Space Telescope Observations of Main-Belt Comet (596) Scheila. The Astrophysical Journal Letters 733 (2011): L4–L8 и J. Kim et al. Multiband Optical Observation of the P/2010 A2 Dust Tail. The Astrophysical Journal Letters 746 (2012): L11–L15.

62

Когда энергия конвертируется в субатомные частицы, они производятся парами – одна частица вещества, другая – антивещества, – которые при встрече аннигилируют и превращаются в электромагнитную энергию. Однако мы, судя по всему, живем во Вселенной, где вещества гораздо больше, чем антивещества. Похоже, это результат легчайшей асимметрии вещества и антивещества в очень ранний момент, когда возраст Вселенной составлял всего миллионную долю секунды, и поэтому, когда Вселенная стала остывать, в ней оказалось неравное количество частиц и античастиц. На каждый миллиард античастиц приходилось миллиард + 1 частиц. Почему? Хороший вопрос. Этого мы еще не знаем, хотя эксперименты в области физики частиц на больших коллайдерах, судя по всему, уже позволяют приблизиться к ответу.

63

Это не так уж далеко от истины. Недавние исследования околозвездной пыли показывают, что отчасти она очень твердая и состоит из силикатов (например, из силиката магния), а от звезд ее отталкивает и раздувает во все стороны давление излучения.

64

Пример см. в статье J. J. Hester et al. The Cradle of the Solar System // Science 304 (2004): 1116–17.

65

Структура этих областей и правда сильно напоминает яйцо. В сущности, это диски плотного газа и пыли вокруг юных звезд и есть протопланетные диски, или их предшественники.

66

Изучение конгломератов из протопланетной и межпланетной пыли и частиц показывает, что они довольно непрочны – в чем-то похожи на комья пыли, которые мы иногда выгребаем из-под диванов.

67

Водяной лед при температуре выше 150–170 градусов выше абсолютного нуля очень быстро сублимируется (испаряется), поэтому граница вечных снегов появляется на таком расстоянии от центра системы, где объекты остывают ниже таких температур.

68

Об этом нам говорят наблюдения, позволяющие исследовать излучение протопланетного или околозвездного диска и проанализировать отдельные черты спектров этого излучения, которые свидетельствуют о присутствии известных нам атомов и молекул.

69

В числе стадий, которые проходит звезда от протозвездной системы до звезды, вырабатывающей водород (так называемой звезды, только что попавшей на главную последовательность (zero-age main sequence star, ZAMS), есть стадия звезды типа Тау Тельца (по названию звезды-архетипа). Эти объекты под воздействием гравитации медленно сжимаются и разогреваются, и склонны к спорадическим выбросам излучения, а в конце концов в них налаживается стабильный термоядерный синтез.

70

См., например, D. A. Clarke. Astronomy: A Truly Embryonic Star // Nature 492 (2012): 52–53.

71

Рассказывают (и это очень похоже на правду), что поскольку дело было именно в 1969 году, том самом, когда человечество сделало важнейший шаг – осуществило высадку на Луну, – эти события вызвали сильнейший научный и общественный интерес, а это, возможно, и поспособствовало тому, что после падения обоих метеоритов было быстро собрано много обломков.

72

См., например, Bouvier, M. Wadhwa. The Age of the Solar System Redefined by the Oldest Pb-Pb Age of a Meteoritic Inclusion // Nature Geoscience 3 (2010): 637–41.

73

Превосходная научно-популярная работа о том, что нам говорят изотопы в метеоритах, и о многом другом – Jacob Berkowitz. The Stardust Revolution: The New Story of Our Origin in the Stars. New York: Prometheus Books, 2012).

74

Подробный рассказ об этом событии и о том, как оно повлияло на новорожденную Солнечную систему, см. в статье N. Dauphas and M. Chaussidon. A Perspective from Extinct Radionuclides on a Young Stellar Object: The Sun and Its Accretion Disk // Annual Review of Earth and Planetary Sciences 39 (2011): 351–86. См. также Y. Lin et al. Short-Lived Chlorine – 36 in a Ca – and Al-Rich Inclusion from the Ningqiang Carbonaceous Chondrite // Proceedings of the National Academies of Sciences of the United States [PNAS] 102 (2005): 1306–11.

75

Отличный (сугубо научный) обзор обстоятельств рождения Солнца – статья F. Adams. The Birth Environment of the Solar System // Annual Review of Astronomy and Astrophysics 48 (2010): 47–85.

76

Мы еще не пришли к окончательному выводу, действительно ли это место рождения Солнца. В этой системе и правда есть очень близкие «аналоги» Солнца (звезды похожего строения и состава), однако (см. ниже) движение и орбиты тамошних объектов, возможно, говорят об обратном.

77

См., например, B. Pichardo et al. The Sun Was Not Born in M67 // The Astronomical Journal 143 (2012): 73–83.

78

Да, под сильным давлением водород ведет себя как металл. В недрах Юпитера находится примерно пятьдесят масс Земли в виде металлического водорода.

79

Я пишу именно «похож на земной», а не «землеподобный», поскольку, как вы вскоре убедитесь, недолюбливаю последний термин, хотя он довольно распространенный, и даже удобный. Но в данном случае упор как раз на «похож», поскольку, хотя на поверхности планеты вроде Марса, возможно, иногда бывает вода в жидком состоянии, однако климат на Марсе, скорее всего, всегда был больше схож с мерзкой ледяной пустыней, чем с чем-то тропическим.