Astronomicheskoe proshloe i budushee zemli

N. A. Sahibullin

Kazanskii gosudarstvennyi universitet
Soderzhanie

---

Vvedenie

Budushee pokolenie budet rassmatrivat' 80-90-e gody proshlogo stoletiya kak period, opredelivshii razvitie astronomii v XXI veke. Eto deistvitel'no tak, potomu chto imenno v te gody byli polucheny nauchnye rezul'taty, kotorym po znachimosti trudno naiti analogi v istorii astronomii XX veka. Tot period znamenatelen eshe tem, chto astronomy stali ser'ezno stavit' vopros o budushem nashei Zemli ne tol'ko v gnoseologicheskom plane, no i dlya obespecheniya bezopasnosti vsego chelovechestva. K sozhaleniyu, diapazon mnenii, osobenno v massovoi presse, po povodu vozmozhnoi opasnosti ochen' shirok — ot otkrovenno panicheskih do polnogo ignorirovaniya problemy. Poetomu my popytaemsya dat' kratkoe izlozhenie fakticheskogo sostoyaniya del.

Obshie predstavleniya o proishozhdenii Zemli i Solnca

Astronomy eshe ne vyrabotali okonchatel'nogo mneniya o detal'nyh processah obrazovaniya Solnechnoi sistemy, poskol'ku ni odna iz gipotez ne sposobna ob'yasnit' mnogie ee osobennosti. No v chem pochti vse astronomy edinodushny, tak eto v tom, chto zvezda i ee planetnaya sistema obrazuyutsya iz edinogo gazopylevogo oblaka, prichem etot process mozhet byt' ob'yasnen izvestnymi zakonami fiziki [1]. Predpolagaetsya, chto eto oblako imelo vrashenie. V centre takogo oblaka 4,7 mlrd let nazad obrazovalos' sgushenie, kotoroe vsledstvie zakona vsemirnogo tyagoteniya nachalo szhimat'sya i prityagivat' k sebe okruzhayushie chasticy. Pri dostizhenii etim sgusheniem opredelennoi massy v centre sozdayutsya bol'shie temperatury i davleniya, chto privodit k vydeleniyu gromadnoi energii za schet termoyadernyh reakcii prevrasheniya chetyreh protonov v atom geliya . Ob'ekt v etot moment vstupaet v otvetstvennuyu stadiyu svoei zhizni — stadiyu zvezdy.

Vrashenie oblaka privodit k poyavleniyu vrashayushegosya diska okolo zvezdy. V teh oblastyah, gde srednee rasstoyanie mezhdu chasticami diska malo, proishodit ih stolknovenie, chto vyzyvaet obrazovanie tak nazyvaemyh planetezimalei razmerom primerno v 1 km, a zatem i planet okolo zvezdy. Obrazovanie Zemli potrebovalo okolo 50 mln let. Chast' neskondensirovavshegosya veshestva diska (tverdye i ledyanye chasticy) pri dvizhenii mogla padat' na poverhnost' planet. Dlya Zemli etot process dlilsya primerno 700 tys. let. V rezul'tate massa Zemli postoyanno uvelichivalas' i glavnoe — popolnyalas' vodoi i organicheskimi soedineniyami. Okolo 2 mlrd let nazad nachali poyavlyat'sya primitivnye rasteniya, a spustya 1 mlrd let obrazovalas' nyneshnyaya azotno-kislorodnaya atmosfera. Okolo 200 mln let nazad poyavilis' prosteishie mlekopitayushie, 4 mln let nazad na nogi vstal avstralopitek, a 35 tys. let nazad poyavilsya neposredstvennyi predok Homo sapiens.

Dlya nas glavnym yavlyaetsya sleduyushee: mozhno li opisannuyu shemu oprovergnut' ili podtverdit' nablyudeniyami, esli proverit', v chastnosti, takie ee sledstviya:

a) okolo molodyh zvezd dolzhny byt' obnaruzheny protoplanetnye diski;

b) okolo zvezd, kotorye nahodyatsya na bolee pozdnei stadii razvitiya, neobhodimo obnaruzhit' planetnye sistemy;

v) poskol'ku ne vse veshestvo protoplanetnogo diska kondensiruetsya v bol'shie tela, osobenno na periferii diska, to v Solnechnoi sisteme dolzhny sushestvovat' ostatki takogo veshestva.

Esli by dannaya stat'ya pisalas' let 30 nazad, to avtoru trudno bylo by naiti takie podtverzhdeniya, tak kak sushestvovavshie togda teleskopy i priemnaya apparatura ne mogli zaregistrirovat' upomyanutye vyshe ob'ekty iz-za ih slabogo bleska. I lish' v poslednee desyatiletie blagodarya ispol'zovaniyu kosmicheskih teleskopov, povysheniyu tochnosti astronomicheskih izmerenii bol'shinstvo predskazanii teorii poluchili polnoe podtverzhdenie.

Protoplanetnye diski. Poskol'ku v takih diskah est' pyl', to v izluchenii diska i zvezdy dolzhen nablyudat'sya infrakrasnyi izbytok cveta. Takie izbytki obnaruzheny u neskol'kih zvezd, v chastnosti u yarkoi zvezdy severnogo polushariya Vegi. Dlya nekotoryh zvezd Kosmicheskim teleskopom im. E. Habbla byli polucheny izobrazheniya takih diskov, naprimer u mnogih zvezd v tumannosti Oriona (ris. 1). Chislo otkryvaemyh diskov okolo zvezd postoyanno rastet.

Planety okolo zvezd. Chtoby nablyudat' tradicionnymi metodami planety okolo zvezd, neobhodimo sozdat' teleskopy ochen' bol'shih diametrov — poryadka sotni metrov. Sozdanie takih teleskopov — eto sovershenno beznadezhnoe delo kak s tehnicheskoi, tak i s finansovoi tochki zreniya. Poetomu astronomy nashli vyhod iz polozheniya, razrabotav kosvennye metody obnaruzheniya planet. Izvestno, chto dva gravitacionno svyazannyh tela (zvezda i planeta) vrashayutsya vokrug obshego centra tyazhesti. Takoe dvizhenie zvezdy mozhno ustanovit' lish' na osnove chrezvychaino tochnyh metodov nablyudenii. Takie metody na osnove sovremennoi tehnologii byli razrabotany v samye poslednie gody, i dlya znakomstva s nimi my otsylaem chitatelya k stat'e A.M. Cherepashuka [2].

S ispol'zovaniem etih metodov srazu zhe nablyudali okolo 700 zvezd. Rezul'tat prevzoshel samye luchshie ozhidaniya. K koncu yanvarya 2001 goda otkryty 63 planety u 50 zvezd. Osnovnye svedeniya o planetah mozhno naiti v stat'e [2].

Otkrytie transplutonovyh komet. V 1993 godu byli otkryty ob'ekty 1992QB i 1993FW, raspolozhennye za predelami orbity Plutona. Eto otkrytie mozhet imet' bol'shie posledstviya, tak kak ono podtverdilo sushestvovanie na dal'nei periferii nashei Solnechnoi sistemy na rasstoyanii bolee 50 a.e. tak nazyvaemogo poyasa Koipera i dalee oblaka Oorta, gde sosredotochilis' sotni millionov komet, sohranivshihsya v techenie 4,5 mlrd let i yavlyayushihsya ostatkami togo veshestva, kotoroe ne smoglo skondensirovat'sya v planety.

Astronomicheskoe proshloe Zemli

Posle svoego obrazovaniya Zemlya proshla dolgii put' razvitiya. Bylo ustanovleno, chto estestvennyi hod ee razvitiya narushalsya vsledstvie opredelennyh geologicheskih, klimaticheskih ili biologicheskih prichin, privodyashih k ischeznoveniyu rastitel'nosti i zhivotnogo mira. Prichiny bol'shei chasti etih krizisov uchenymi ob'yasnyayutsya kak okeanicheskimi yavleniyami (ponizhenie solenosti okeanov, izmenenie himicheskogo sostava v storonu uvelicheniya toksichnyh elementov v vodah okeana i t.d.), tak i zemnymi yavleniyami (parnikovyi effekt, vulkanicheskaya deyatel'nost' i t.d.). V 50-h godah XX veka delali popytki ob'yasnit' nekotorye krizisy i astronomicheskimi faktorami — na osnove mnogih astronomicheskih yavlenii, zaregistrirovannyh nablyudatelyami i opisannyh v istoricheskih dokumentah. Sleduet otmetit', chto za period v 2000 let (c 200 goda do n.e. po 1800 god n.e.) v razlichnyh istochnikah bylo zafiksirovano 1124 vazhnyh astronomicheskih fakta, chast' iz kotoryh mozhno svyazat' s krizisnymi yavleniyami.

V nastoyashee vremya sushestvuet mnenie, chto krizis, imevshii mesto 65 mln let nazad, kogda ischezli rifovye korally i vymerli dinozavry, byl vyzvan stolknoveniem krupnogo nebesnogo tela (asteroida) s Zemlei. Dolgoe vremya astronomy i geologi iskali podtverzhdenie etogo yavleniya, poka ne obnaruzhili bol'shoi krater na poluostrove Yukatan v Meksike diametrom v 300 km. Podschety pokazali, chto dlya sozdaniya takogo kratera byl neobhodim vzryv, ekvivalentnyi 50 mln t trotila (ili 2500 atomnyh bomb, upavshih na Hirosimu; vzryv 1 t trotila sootvetstvuet vydeleniyu energii v 4 · 10¹⁶ erg). Takaya energiya mogla by vydelit'sya pri stolknovenii s asteroidom razmerom v 10 km i imevshim skorost' v 15 km/s. Etot vzryv podnyal v atmosferu pyl', kotoraya polnost'yu zatmila Solnce, chto privelo k ponizheniyu temperatury Zemli s posleduyushim vymiraniem zhivogo. Ocenka vozrasta etogo kratera privela k cifre v 65 mln let, chto sovpadaet s momentom odnogo iz bioticheskih krizisov v razvitii Zemli.

Dalee v 1994 godu astronomy predskazali teoreticheski, a zatem i pronablyudali stolknovenie komety Shumeikerov-Levi s Yupiterom. Byli li podobnye stolknoveniya komet s Zemlei? Soglasno amerikanskomu uchenomu Masse, za poslednie 6 tys. let podobnye stolknoveniya byli. Osobenno katastroficheskim bylo padenie komety v okean okolo Antarktidy v 2802 godu do n.e.

Takim obrazom, vse izlozhennoe vyshe privodit k sleduyushim zaklyucheniyam:

· astronomy imeyut nadezhnye podtverzhdeniya imeyushimsya predstavleniyam o proshlom razvitii Solnechnoi sistemy;

· eto pozvolyaet vpolne opredelenno sudit' o budushem Solnechnoi sistemy. V chastnosti, nekotorye opisannye yavleniya stavyat ser'eznyi vopros: neset li Kosmos opasnost' dlya budushego nashei Zemli?

Astronomicheskoe budushee Zemli

Iz izlozhennogo yasno, chto naibol'shie nepriyatnosti dlya chelovechestva mogut vyzvat' dvizhushiesya malye nebesnye tela. Rassmotrim, naskol'ko velik shans stolknoveniya.

Asteroidy (ili malye planety). Osnovnye harakteristiki etih ob'ektov takovy: massy 1 — 10²³ g, razmery 1 sm — 1000 km, srednie skorosti pri priblizhenii k Zemle 10 km/s, kineticheskaya energiya ob'ektov 5 · 10⁹ — 5 · 10³⁰ erg.

Astronomy ustanovili, chto v Solnechnoi sisteme chislo asteroidov s diametrom bol'she 1 km okolo 30 tys., men'shih po razmeru asteroidov sushestvenno bol'she — poryadka sotni millionov. Bol'shaya chast' asteroidov vrashaetsya po orbitam, raspolozhennym mezhdu orbitami Marsa i Yupitera, obrazuya tak nazyvaemyi poyas asteroidov. Eti asteroidy, estestvenno, ne nesut opasnosti stolknoveniya s Zemlei.

No neskol'ko tysyach asteroidov s diametrom bolee 1 km imeyut orbity, peresekayushie orbitu Zemli (ris. 2). Poyavlenie takih asteroidov astronomy ob'yasnyayut obrazovaniem zon neustoichivosti v poyase asteroidov. Privedem nekotorye primery.

Asteroid Ikar v 1968 godu priblizilsya k Zemle na rasstoyanie 6,36 mln km. Esli by Ikar stolknulsya s Zemlei, to proizoshel by vzryv, ekvivalentnyi vzryvu 100 Mt trotila, ili vzryvu neskol'kih atomnyh bomb. Drugoi asteroid — 1991VA diametrom v 9 m proshel 17 yanvarya 1991 goda na rasstoyanii vsego v 170 tys. km ot Zemli. Netrudno podschitat', chto raznica vo vremeni u Zemli i asteroida prohozhdeniya tochki peresecheniya sostavlyaet vsego 1,5 chasa. Asteroid 1994XM1 9 dekabrya 1994 goda proletel nad territoriei Rossii na rasstoyanii vsego v 105 tys. km.

Sushestvuyut takzhe primery padeniya asteroidov na poverhnost' Zemli. Est' opredelennoe mnenie, chto v 1908 godu v Sibiri proizoshlo stolknovenie asteroida diametrom 90 m s posleduyushim vzryvom, ekvivalentnym vzryvu primerno 20 Mt trotila. Esli by eto telo upalo na tri chasa pozzhe, to ono unichtozhilo by Moskvu.

Ispol'zuya dannye ob udarnyh kraterah na poverhnosti Zemli, planet i ih sputnikov, astronomy prishli k sleduyushim ocenkam:

· stolknoveniya s krupnymi asteroidami, kotorye mogut privesti k global'nym katastrofam v razvitii Zemli, proishodyat primerno raz v 500 tys. let;

· stolknoveniya s malymi asteroidami proishodyat chashe (kazhdye 300 let), no posledstviya stolknovenii nosyat lish' lokal'nyi harakter.

Na osnove orbit uzhe izuchennyh asteroidov astronomy sostavili spisok potencial'no opasnyh izvestnyh asteroidov, orbity kotoryh proidut na kriticheskom rasstoyanii ot Zemli do konca XXI veka. Etot spisok naschityvaet okolo 300 ob'ektov, orbity kotoryh peresekayut orbitu Zemli. Samoe blizkoe prohozhdenie na rasstoyanii v 880 tys. km ozhidaetsya u asteroida Hator v oktyabre 2086 goda.

V celom zhe astronomy schitayut, chto chislo opasnyh i poka ne obnaruzhennyh opasnyh asteroidov primerno 2500. Imenno eti tainstvennye stranniki i budut sostavlyat' glavnuyu opasnost' budushemu Zemli.

Komety. Ih tipichnye harakteristiki takovy: massy 10¹⁴–10¹⁹ g, razmery yadra 10 km, razmery hvosta 10 mln km, skorosti dvizheniya 10 km/s, kineticheskaya energiya 10²³–10²⁸ erg.

Komety otlichayutsya ot asteroidov svoim stroeniem: esli asteroidy predstavlyayut soboi tverdye glyby, to yadra komet — eto skoplenie "gryaznogo l'da". Krome togo, komety v otlichie ot asteroidov imeyut protyazhennye gazovye hvosty. No prohozhdenie Zemli cherez takie hvosty ne predstavlyaet kakoi-libo opasnosti iz-za ih nizkoi plotnosti. Naprimer, pri prohozhdenii Zemli cherez hvost komety Galleya 18 maya 1910 goda ne bylo zamecheno kakih-libo anomalii na poverhnosti Zemli.

No problema opasnosti stolknoveniya s yadrom komety stala ochen' aktual'noi posle 1994 goda v svyazi s padeniem razlichnyh chastei komety Shumeikerov-Levi na poverhnost' Yupitera. Voznikshie pri etom vzryvy byli oceneny v velichinu, ekvivalentnuyu vzryvu 60 000 Mt trotila, chto ravno vzryvu neskol'kih millionov atomnyh bomb, sbroshennyh na Hirosimu.

Astronomy podschitali, chto komety prohodyat mezhdu Zemlei i Lunoi kazhdye 100 let, a nekotorye padayut na Zemlyu primerno raz v kazhdye 100 tys. let. Bylo takzhe oceneno, chto v techenie srednei zhizni cheloveka veroyatnost' stolknoveniya s kometoi ravna 1/10 000.

Nazad | Vpered

Publikacii s klyuchevymi slovami: vozniknovenie zhizni - zhizn' vo Vselennoi - astrobiologiya Publikacii so slovami: vozniknovenie zhizni - zhizn' vo Vselennoi - astrobiologiya
Sm. takzhe: Tihohodka na mhe Zony Zlatovlaski i zvezdy Chelovek kak kosmicheskii korabl' Drevnosti v more i na nebe Nasha istoriya za odnu minutu Evropa: otkroi zhizn' podo l'dom Evropa ot Galileo v novoi obrabotke Vse publikacii na tu zhe temu >>