Гипотезы о происхождении малых тел Солнечной системы — астероидов, комет и тел, создавших своими ударами кратеры на планетах и спутниках

До сих пор мы говорили о происхождении Солнечной системы, вернее, больших планет, подобных Земле. О происхождении Солнца умалчивали — эта проблема, связанная с происхождением звезд, вообще увела бы нас далеко. А вот кометы пользовались большим вниманием Лапласа. Мы говорили, сколько внимания он уделил орбитам комет, их виду и верно угадал, на 150 лет раньше других астрономов, наличие и роль легко возгоняющихся «льдистых веществ» в их ядрах. Последующее развитие физики (особенно опыты П.Н. Лебедева, доказавшего в лаборатории наличие давления света) и астрономии (теория кометных хвостов, развитая Ф.А. Бредихиным) сформировали основы представлений о физических процессах в кометах, об их природе. Но их происхождение еще не выяснено однозначно. Лаплас считал кометы обрывками межзвездных туманностей, что безусловно неверно из-за различия химического состава тех и других. Короткопериодические кометы и продукты их распада — метеорные потоки — навеки связаны с Солнечной системой. Но существование комет с почти параболическими орбитами позволяет некоторым астрономам считать их объектами межзвездного происхождения, лишь мимолетными гостьями Солнечной системы, как полагал еще Лаплас. Здесь нужно учесть ряд обстоятельств. Прежде всего, комет, прилетающих по резко гиперболическим орбитам извне, нет, но некоторые улетают по гиперболам вследствие сильных возмущений их движения Юпитером. Известны и случаи, когда Юпитер перевел своим притяжением близко пролетавшие кометы на короткопериодические орбиты. Лагранж считал периодические кометы и кометы вообще выбросами вещества при вулканических извержениях на Земле и других планетах — идея, горячо развивавшаяся в наше время советским астрономом С.К. Всехсвятским. Лаплас считал и периодические кометы некогда пришедшими из межзвездных просторов, но захваченными притяжением Юпитера.

Рис. 17. Орбиты некоторых комет и астероидов, для удобства сведенные в один квадрант

Ядра комет содержат льды, испаряющиеся и образующие голову и хвост кометы при каждом сближении с Солнцем, пока не иссякнет запас вещества этих льдов. Входящие в ядро каменистые вещества и пыль образуют метеорные потоки вдоль пути кометы, которые производят явление метеоров (падающих звезд) при проникновении в земную атмосферу с космической скоростью и при испарении их от нагревания.

Но до поверхности Земли нередко долетают крупные, не испарившиеся нацело куски камней, железа или их смеси — метеориты. Недавно установлено, что метеориты — не остатки комет, а обломки, возникающие при взаимных столкновениях астероидов¹, которых при Лапласе открыли еще всего четыре, а сейчас число известных астероидов превышает 2,5 тысячи. Наибольшие из астероидов имеют около 1000 км в диаметре, наименьшие — около 1 км. Но, несомненно, есть множество гораздо более мелких тел, вплоть до песчинок, поскольку сверх общей для всей системы эволюции они испытывают еще и эволюцию «столкновительную» (т. е. в результате столкновений частиц).

Рис. 18. Орбита астероида Хирон (открыт в 1977 г.)

Метеориты очень разнообразны по структуре и составу. Вещество многих из них, несомненно, находилось когда-то при температуре плавления в недрах каких-то крупных космических тел планетного типа. Методами последних лет обнаружено большое разнообразие цвета и отражательной способности поверхностей астероидов, поляризации отраженного ими излучения. Их орбиты почти круговые и у большинства лежат в области между Марсом и Юпитером, где по закону Тициуса — Боде следовало бы быть большой планете, а не астероидам, имеющим обломчатую форму.

Однако орбиты некоторых астероидов имеют большие эксцентриситеты и такие же значительные наклонения, как у иных короткопериодических комет, так что они пересекают орбиты Земли, Венеры и даже Меркурия! Другие же (троянцы) находятся на самой орбите Юпитера и вместе с ним и Солнцем, как уже говорилось выше, образуют равносторонние треугольники. Многие астрономы сейчас соглашаются с давним убеждением автора, что спутники Марса и далекие малые спутники Юпитера и Сатурна, как и открытый недавно спутник Плутона Харон, являются бывшими астероидами, заброшенными сюда после их «неудачного» сближения с Юпитером или Сатурном, которые резко изменили их орбиты.

В настоящее время какое-то родство астероидов и комет стало общепризнанным.

Ольберс, как известно, считал астероиды обломками планеты, существовавшей некогда между Марсом и Юпитером и разрушенной при какой-то катастрофе. За истекшее время в пользу верности догадки Ольберса об астероидах появились новые данные.

Гипотез о происхождении комет много, но из них ни одна не может считаться общепризнанной. Отметим здесь, что иногда гипотезой о происхождении комет называют математически развитую Оортом гипотезу Ольберса, повторенную в свое время Эпиком — о том, откуда появляются кометы с почти параболическими орбитами, сохраняющие свою принадлежность Солнечной системе. Оорт считает, что кометы движутся с небольшими скоростями на границах зоны преобладания солнечного тяготения (на расстояниях от Солнца до 150000 а. е.). По временам возмущения соседних звезд «подтолкнут» какой-либо зародыш кометы к Солнцу и этим предоставят ее целиком его тяготению. Во внутренних областях Солнечной системы появляется таким образом комета, возвращающаяся обычно «восвояси», сделав оборот около Солнца.

Относительно происхождения облака Оорт допускал, что «кометы зарождаются в области планет-гигантов» и «постепенно» в результате возмущений от Юпитера переводятся в описанную область накопления комет на границе солнечного влияния. Это «облако комет» Оорта, разумеется, является в действительности сферическим слоем, ибо афелии комет разбросаны по всему небу.

Еще один вид малых тел рассматривается в космогонической гипотезе, развиваемой автором этих строк на протяжении последних пяти лет. Это те тела, падение которых на все планеты и их спутники привело к образованию на их поверхностях кольцевых гор — кратеров и цирков, — примерно таких же, какие мы видим на Луне (наряду с кратерами вулканического происхождения, но в большем числе).

Рис. 19. Метеоритный кратер на поверхности Луны

Теперь хорошо известна связь между диаметром такого кратера и массой и скоростью ударяющего тела. Автор рассчитал, что верхний предел общей массы астероидоподобных тел, которые могли бы покрыть кратерами все планеты и их спутники, даже меньше суммарной массы известных астероидов. Число же кометных ядер, уже поступивших, и тех, которые поступят в будущем из кометного облака, по оценке Оорта составляет 10¹¹ (каждое ядро — это около 1 км³ льда).

По мысли автора, вскоре после формирования коры на планетах одна из них, располагавшаяся между Марсом и Юпитером (автор называет такую гипотетическую планету Астерон), неожиданно взорвалась в процессе внутренней дифференциации радиоактивных пород.

Рис. 20. Ударные (метеоритные) кратеры на спутнике Марса Фобосе

Часть обломков, возникших при взрыве Астерона, образовала воронки на поверхности планет. Часть их осталась в кольце между Марсом и Юпитером и наблюдается нами как астероиды, а большая часть массы рассеялась в форме газа и частиц воды и пыли. Из этих частиц возникли кометные ядра в форме «грязного льда». Как более мелкие и более легкие они получили самые разнообразные скорости, т. е. обрели орбиты с разнообразными большими осями и наклонениями. Ядра комет, утратившие испаряющуюся компоненту, стали астероидами типа Амура, а некоторые были отброшены возмущениями до Марса и далее.

Рис. 21. Частица космической пыли размером менее 0,1 мм

Так все малые тела Солнечной системы могли произойти в акте единого взрыва одной из планет.

Еще более мелкие частицы пыли и песчинки создали облако зодиакального света, изучавшегося еще Лапласом, а в наше время — В.Г. Фесенковым и его учениками. Одна космическая пылинка, доставленная на Землю космическим аппаратом, изображена на фотографии, полученной под электронным микроскопом. Ее называют произвольно то частицей допланетной туманности, то космической пылинкой или частичкой кометного ядра. Сложность ее ажурной структуры потрясающа.

Примечания

1. После того как Э. Хладни обоснованно выдвинул свою теорию космической природы метеоритов (1794 г.), Ольберс (устно в 1795 г.), а за ним Лаплас (1802 г.), но уже с соответствующими расчетами, высказали гипотезу о метеоритах как вулканических выбросах с Луны. Эта гипотеза, благодаря авторитету Лапласа, получила широкое распространение в ХІХ в. См. в кн.:Еремеев а А. Рождение научной метеоритики. — М.: Наука, 1982, с. 173. — примеч. ред.