Метеориты. Космические камни, создавшие наш мир - Тим Грегори

В 1796 году знаменитый французский математик Пьер-Симон Лаплас тоже представил свои соображения о том, как из изначально бесформенной массы газа, медленно вращавшейся в пространстве, образовалась система планет – включая Землю – и комет, обращающихся по орбитам вокруг Солнца. Лаплас описал процесс сжатия – коллапса – вращающегося облака под действием всесокрушающей силы его собственного гравитационного поля. Вращение облака ускорялось по мере его сжатия; из него образовалась гигантская сфера плотного газа, которая, разогреваясь, дала начало Солнцу. От стремительно вращающегося Солнца отрывались большие волокна вещества; они выбрасывались в пространство в форме концентрических колец, каждое из которых занимало свою орбиту вокруг Солнца. Из кружащихся вокруг Солнца концентрических водоворотов, говорил Лаплас, образовывались вращающиеся планеты, которые сохраняют это состояние по сей день.

Наши современные взгляды на формирование Солнечной системы, как мне кажется, и более красочны, и более глубоки, чем любые мифы прошлого. Как мы еще убедимся, в них находят место и взрывы, в которых гибнут гигантские звезды, и звездные ветры, несущиеся сквозь межзвездное пространство, и гибель миров, и зарождение новых. Но хотя идеям Канта и Лапласа недоставало подробной разработки, они в сущности оказались верными.

* * *

Здесь стоит уделить минутку для того, чтобы сориентироваться и найти наше место на главной временной шкале мироздания. Вселенная – другими словами, совокупность всего существующего – возникла в результате Большого взрыва чуть меньше четырнадцати миллиардов лет назад. Наша Солнечная система сформировалась всего чуть больше четырех с половиной миллиардов лет назад – что составляет почти треть возраста Вселенной. Начало этой истории было поистине грандиозным.

Вспышка света

Поначалу Солнечная система была частью насквозь промерзшего бесформенного облака газа, скудно приправленного крошечными зернами каменной пыли. Это межзвездное облако состояло в основном из водорода и гелия и было невероятно разреженным: в сферическом объеме размером с Землю помещалось всего несколько килограммов вещества – вес новорожденного младенца! По сути, при такой плотности вещество почти не отличается от вакуума. Подобные облака мы наблюдаем на ночном небе и сегодня – и название дали им соответствующее: туманности. Их английское название тоже происходит от латинского «nebula», что значит «туман». Но, несмотря на то что в туманностях нет ничего, кроме тончайших газовых волокон и небольшого количества

пыли, в межзвездном пространстве они растянуты на огромные расстояния – от десятков до сотен световых лет[6].

На ночном небе туманности выделяются на фоне моря звезд своими бесформенными очертаниями и размытыми, незаметно сливающимися с чернотой неба краями: это слабые светлые пятна в черном пространстве. Некоторые туманности заметны невооруженным глазом даже в таких местах, где небо имеет оранжевый оттенок из-за засветки, создаваемой уличным освещением: к примеру, зимой в северном полушарии небо украшает туманность в созвездии Ориона (в области «меча» небесного охотника); заметно и слабое облачко, окутывающее звездное скопление Плеяд. Эти две туманности особенно легко разглядеть – они относятся к астрономическим чудесам, которые доступны взгляду обитателей городов даже при самом высоком уровне светового загрязнения.

Когда мы смотрим на туманности в мощные телескопы, они выглядят совсем по-другому. Волокна газа переплетаются друг с другом; плотные облачные массы высятся как трубы или колонны; длинные легкие эфирные пряди разлетаются в глубины космоса. А некоторые туманности не светлые, а черные как смоль. На небе они выглядят чернильными пятнами, сквозь которые не пробивается свет звезд. И все же большинство туманностей тускло светится красноватым цветом. Чтобы испускать свет самим, они слишком холодны, но их облучают соседние звезды, и газ начинает фосфоресцировать. Излучение газа, возникающее в результате малых энергетических переходов на субатомном уровне, суммируется по всему облаку, простирающемуся на огромные расстояния, и распространяется от туманности во все стороны, уходя в глубины космоса.

Звездные ветры от особенно горячих и излучающих больше всего энергии звезд гонят перед собой огромные слои туманности и «выдувают» в ее толще обширные области пустого пространства, одновременно уплотняя массы газа на ее периферии. Колоссальные взрывы, которыми заканчивается жизнь звезд во много раз массивнее нашего Солнца, порождают мощные ударные волны, распространяющиеся в межзвездном пространстве. Проходя сквозь толщу туманности, эти волны, в свою очередь, создают в ней «рябь» в виде газовых волокон высокой плотности. Массивные звезды своим сильным гравитационным притяжением привлекают к себе большие массы газа из туманности; действующие в окрестности таких звезд приливные силы концентрируют разреженный газ в облака густого тумана. Статичные и неизменные в человеческой шкале времени, межзвездные облака на деле полны динамики: когда счет идет на миллиарды лет, становится заметно, как они текут, вздуваются и опадают.

Внутри туманностей многое определяют газовые потоки и сильные магнитные поля, заставляющие газ медленно клубиться и завихряться. В областях туманности, где под воздействием звезд газ конденсируется в облака повышенной плотности, основная роль переходит к гравитации. В результате туманность начинает коллапсировать – сжиматься. Газ и пыль под действием гравитационного притяжения стягиваются внутрь, образуя уплотняющиеся узлы; в них запускается ускоряющийся процесс сжатия. Чем плотнее ядро такого узелка, тем сильнее его гравитационное воздействие на окружающую туманность, вследствие чего узелок стягивает к себе еще больше окружающего газа и пыли, а это, в свою очередь, ведет к еще большему его уплотнению. Когда туманность достигает этой стадии, повернуть процесс вспять уже невозможно. В ней могут появиться сотни плотных узелков-ядер, каждое из которых стягивает на себя газ и пыль. Сегодня мы видим процесс коллапса туманностей «в реальном времени» в мощные телескопы. Только в туманности Ориона каталогизировано более 200 коллапсирующих фрагментов, каждый из которых представляет собой узелок, непрерывно уплотняющийся под действием тяготения.

По всему небу зарегистрировано много тысяч таких объектов.

Наша Солнечная система когда-то тоже прошла эту стадию. Малая часть очень холодного облака, из которого она впоследствии образовалась, чуть более четырех с половиной миллиардов лет назад начала коллапсировать, создавая газово-пылевой узелок повышенной плотности протяженностью в миллиарды километров. Сначала внутри узелка было совершенно темно – свет звезд не мог проникнуть сквозь непрозрачную толщу газа и пыли. Ядро узелка стягивало на себя все больше окружающего газа, медленно становилось все плотнее и массивнее, а его температура постепенно начала расти. И наконец гравитация в растущем ядре усилилась настолько, что температура выросла сначала до тысяч, а потом и до миллионов градусов.

И тут в нем вспыхнул свет.

В ядре сжимающейся туманности начались инициированные огромными температурами и гигантским давлением ядерные реакции превращения водорода в гелий. Нарождающаяся Солнечная система впервые оказалась залитой звездным светом. Это и был момент рождения Солнца: в длинной истории Солнечной системы