Исследование комет
С этими гостеприимными словами обратился к комете Галлея, посещающей околоземное космическое пространство примерно один раз в 76 лет, астроном Джон Гершель, сын Вильяма Гершеля, первооткрывателя инфракрасных лучей в спектре Солнца.
В 1836 году, во время очередного появления кометы Галлея на земном небосклоне, Джон Гершель внимательно наблюдал за ней и сделал очень точные зарисовки этого удивительного явления природы.
Вероятно, следует тут же оговориться: в прошлом кометы были интереснейшим предметом изучения только для ученых, способных отбросить нелепые пересуды и фантастические верования, которые людская молва связывала с небесными путешественницами. Кометы наделялись божественной силой, они будто бы вели к переменам в жизни отдельных людей и целых народов, они могли вполне, как казалось многим, изменять исторический ход событий. Как всегда, редкостные совпадения укрепляли людей в этих заблуждениях. Смерть предводителя гуннских племен Аттилы, мусульманского пророка Магомета, римского императора Константина, основавшего Константинополь, вещего Олега, царя Ивана Грозного сопровождалась будто внезапным возникновением комет в небе. В одной из старинных хроник даже сообщалось, что норманны победили англосаксов в 1066 году, ибо их вела в бой комета! Еще в начале XX века, перед очередным появлением кометы Галлея около Земли в 1910 году, ходили слухи, что хвост кометы несет с собой ядовитый циан, и если комета заденет Землю, то погибнет весь род человеческий. Всерьез обсуждалась версия о том, что в хвосте кометы содержится не циан, а веселящий газ — закись азота, и после прохождения кометы население Земли начнет прыгать и хохотать без устали и отдыха. Если бы авторы этих небылиц знали, что в 1910 году Земля беспрепятственно прошла через гигантский хвост кометы, состоящий из разреженных газов, космической пыли и плазмы — свободных электронов и ионов (заряженных положительно остатков молекул азота и углекислого газа), а ученые успели сделать в тот период много полезных наблюдений! Жаль только, что в 1910 году наука не располагала совершенными оптическими и электронными приборами наших дней. Желание наверстать упущенное, узнать побольше о физических, химических и, вероятно, даже биологических процессах, происходящих в космическом пространстве, руководило учеными, проведшими тщательную подготовку во время очередного приближения кометы Галлея к Земле в 1986 году.
Зал слежения за полетом орбитальных и межпланетных космических кораблей,снабженный самыми современными приборами записи и воспроизведения звука и изображения.
Голова кометы Галлея огромна — в 1910 году поперечник ее составлял около 100 тысяч километров! В центре головы находится плотное ядро диаметром всего около 10 километров, состоящее из смеси льдов различных химических соединений, например метана, аммиака, воды, перемешанных с камнями и мелкими твердыми частицами. При прогреве солнечными лучами часть льдов ядра плавится и испаряется, освобождаются самые мелкие частицы, создавая газово-пылевую атмосферу головы кометы.
В кометах часто происходят взрывы, в их оболочках наблюдаются будто очерченные концентрические области, плазменные оболочки комет иногда резко уменьшаются в размерах и исчезают, как бы схлопываются. По некоторым наблюдениям, кометы испускают собственное радиоизлучение. Природа этих явлений не до конца понятна ученым.
Кометы начали исследовать с помощью оптического спектрального анализа, который еще в прошлом веке позволил ученым по наблюдениям с Земли открыть на Солнце неизвестный ранее газ гелий. Спектральный анализ оптического излучения комет помог обнаружить в их атмосфере даже органические молекулы, способные к образованию сложных молекул и простейших микроорганизмов.
Редкое зрелище — комета, летящая по небосводу!
Интерес ученых к кометам возрос еще больше! Может быть, именно кометы занесли на Землю 4—4,5 миллиарда лет назад споры жизни? Не исключено, что тогда на кометах условия для образования первых зародышей жизни были значительно более подходящими, чем на Земле.
Идея зарождения жизни сначала в космическом пространстве, а затем уже на Земле получила название «панспермия». Переносчиками жизни с одного космического тела на другое могут служить, конечно, только простейшие микроорганизмы, споры, стойкие к холодам и жестким излучениям в космосе, способные выжить при длительном отсутствии кислорода.
«Насекомые могут пойти далеко»,— считает один из сторонников идеи панспермии, английский биофизик, Нобелевский лауреат Ф. Крик, кратко и образно называя насекомыми все простейшие формы жизни.
Уже ученые средних веков благодаря изобретению телескопов смогли изучить основные особенности строения комет.
Лабораторные опыты показали, что органические молекулы, которые имеются в составе кометных ядер, под действием естественной радиоактивности одного из изотопов алюминия приобретают способность к самоорганизации, образованию аминокислот и оснований, входящих в состав дезоксирибонуклеиновой кислоты, передающей наследственные признаки в живых организмах. Изотоп алюминия, использованный в этих опытах, имеет сравнительно небольшой период полураспада и постепенно превращается в устойчивый изотоп магния. В упавшем недавно на территории Мексики метеорите Альенде был обнаружен именно избыток изотопа магния (по сравнению со средним его содержанием в Солнечной системе). Весьма вероятно, что в космических телах, и в частности в кометах, когда-то существовал изотоп алюминия, который помог органическим молекулам стать живыми молекулами. У теории панспермии появились первые опытные доказательства…
Кометы всегда очень легкие и неплотные. Их средняя масса обычно в миллиарды раз меньше чем у Земли. Сила тяготения комет весьма невелика, слабо притягиваются друг к другу частицы, составляющие их атмосферу. Физико-химический состав комет практически такой же, каким был состав той первичной газово-пылевой туманности, из которой образовалось Солнце и планеты. Легкие космические тела — кометы, астероиды, метеориты — почти не изменились за то время, пока шло образование планетарной системы. Их изучение позволяет исследователям заглянуть в прошлое, в младенческие годы Солнечной системы.
Навстречу комете Галлея, приближавшейся к Земле, ученые послали несколько космических аппаратов.
Фото- и телекамеры, установленные на космических кораблях и станциях, позволяют получить изображение Земли, планет, комет и даже… других космических аппаратов.
Западноевропейские страны назвали свой аппарат «Джотто» в честь итальянского художника Джотто, который, вероятно, первым из европейцев в 1301 году сделал зарисовку кометы Галлея. «Джотто» отправился в просторы космоса в июле 1985 года и после «круга почета» около Солнца через 247 суток встретился с кометой в марте 1986 года.
Японские специалисты решили тоже запустить к комете Галлея свои космические зонды: один — для исследования солнечного ветра, состоявшего в основном из потоков протонов, вдали от кометы, и второй — для исследования самой кометы.
Советские исследователи добились успешного осуществления многоцелевого проекта академика Р. 3. Сагдеева. По этому проекту две автоматические станции «Вега» были сначала отправлены к планете Венера и встретились с ней в июне 1985 года. После отделения спускаемых аппаратов, которые продолжили успешно проводимые советскими учеными в течение последних лет исследования Венеры, пролетные космические аппараты несколько изменили свою траекторию с помощью поля тяготения планеты и направились к комете Галлея. Встреча советских межпланетных аппаратов «Вега» с кометой состоялась в начале марта 1986 года на расстоянии 120—140 млн. км от Солнца и 105—170 млн. км от Земли.
Космический аппарат «Джотто».
На космических аппаратах, направляемых к комете Галлея, были установлены телевизионные камеры, масс-спектрометры для определения химического состава и массы молекул и пылевых частиц кометной атмосферы, магнитометры для измерения напряженности магнитного поля, электронные анализаторы, радиоприборы, позволяющие осуществить радиопросвечивание плазмы, окружающей комету, и радиолокацию ядра, головы и хвоста кометы, принять ее собственное радиоизлучение.
Комета, вызывающая столь большой интерес ученых всего мира, была названа в честь английского астронома Эдмунда Галлея, посвятившего в XVII веке много труда и сил предсказанию точной даты приближения кометы к Земле в 1758 году. Вычисления Галлея, сделанные в соответствии с законом всемирного тяготения Ньютона, сначала показались ошибочными — комета не появилась на небе в назначенный Галлеем день. Французские математики А. Клеро и Г. Ленот, астроном Ж. Лаланд пришли к выводу, что расчеты Галлея были верны во всем, за исключением одного обстоятельства — он не учел притяжение кометы большими планетами Солнечной системы. Ученые сделали необходимые поправки к расчетам Галлея, уточнили траекторию и период обращения кометы вокруг Солнца, и в день, определенный с помощью этих вычислений, комета показалась на небосклоне Земли!
Закон всемирного тяготения был еще раз подтвержден на практике, а ученые, зная теперь точную орбиту кометы, могут заранее готовить к встрече с ней телескопы и оптические приборы, проектировать космические аппараты и разрабатывать чувствительные электронные устройства для изучения состава вещества и свойств кометы.
Академик Р. 3. Сагдеев, рассказывая о планах советских ученых по изучению комет, заглядывает в будущее: «Но конечно, «кометчики» мечтают о том времени (на это, как мне кажется, потребуется еще примерно десять лет), когда космический аппарат сможет совершить такой маневр, который позволил бы не просто на громадной скорости проскочить мимо кометы, но сблизиться с ней на очень малой скорости, может быть, зайти в хвост кометы и медленно приблизиться к ее ядру».
Пожелаем же успеха неутомимым исследователям Природы!
Источник: Марк Колтун “Мир физики“.
