Кометы. Странники Солнечной системы - Леонид Владимирович Еленин

сорбированных (поглощенных) газов. Следующий шаг вперед в 1948 году сделал советский астроном Сергей Константинович Всехсвятский, первым предположивший, что кометные ядра могут содержать лед, а наблюдаемая активность связана не с десорбцией поглощенных газов, а с их сублимацией (превращением твердого тела непосредственно в газ) при приближении к Солнцу. Он был близок к разгадке тайны, но, к сожалению, не стал развивать свою идею. Год спустя Левин в своей научно-популярной статье, опубликованной в журнале «Природа», также пишет о возможном присутствии льдов в составе кометных ядер, и снова это высказывание остается без должного научного развития.

И только Фред Лоуренс Уиппл объединил воедино летавшие в воздухе идеи. Добавив к ним свои революционные мысли, в 1950 году он выдвинул концепцию «грязного снежка», объяснявшую многие особенности наблюдаемого поведения комет. И хотя Уиппл обошел вопрос процентного соотношения метеоритного вещества и льдов, но все же он был уверен, что это каменистые тела с вкраплениями льдов, а не наоборот. Так что устоявшееся «название» модели не совсем верно, скорее это «камни, облепленные снегом». Да, его модель была достаточно проста: она не рассматривала подповерхностную структуру ядра, но главное, что она кардинально отличалась от «горы песка» или «ядра-роя». Все дальнейшие исследования лишь дополняли ее. Стоит отметить, что именно Уиппл первым предположил, что в Солнечной системе есть «дремлющие» (dormant) кометы – тела, которые полностью исчерпали свои запасы летучих веществ, по крайней мере на поверхности, и мы наблюдаем их как обычные астероиды. Первым кандидатом в такие объекты стал странный астероид на кометной орбите – (944) Идальго, обнаруженный в 1920 году немецким астрономом Вальтером Бааде. Сейчас он считается и первым из открытых кентавров, о которых мы уже говорили в первой главе.

В 1971 году бельгийский астроном Арман Дельсемм развил модель сублимации водяного льда и других летучих веществ, содержащихся в кометном ядре. На базе этой теории американский астроном британского происхождения Брайан Марсден[56], о котором я еще не раз упомяну на страницах этой книги, в 1973 году создал фундаментальную теорию негравитационных возмущений в движении комет, вызванных их активностью, по сути – реактивными силами. В 1986 году космические аппараты «Вега-1», «Вега-2» и «Giotto» («Джотто») получили первые в истории снимки ядра кометы, которые окончательно подтвердили правильность модели Уиппла.

Теперь мы знаем, что представляет собой кометное ядро, но как оно образовалось? На этот счет, как принято у ученых, есть несколько мнений (моделей). Первым, в 1985 году, свою теорию «пушистой совокупности» (fluffy-aggregate) опубликовал американский астроном Бертрам Донн, а спустя год он развил эту идею в совместной статье с британским коллегой Дэвидом Хьюзом. Ученые представили модель образования кометного ядра как совокупности небольших ледяных планетезималей, к объединению которых привели хаотичные низкоэнергетические столкновения (столкновения с малой относительной скоростью). Поэтому кометные ядра должны выглядеть как очень пористые тела неправильной формы. Напомню, что это предположение было высказано еще до появления первых снимков кометного ядра.

В этом же году другой американский астроном – Пол Вайсман – опубликовал модель «первобытной груды щебня» (primordial rubble pile), которая в целом подтверждала концепцию коллег, но имела и существенное отличие. Вайсман отметил, что гравитационное сжатие ядра кометы диаметром около 5 километров не сможет обеспечить повышения температуры внутри более чем на один градус, а значит, ледяные глыбы, составляющие ядро, не «сплавлены» воедино, но соприкасаются, составляя, хоть и хрупкое, связанное слабыми гравитационными силами, но все же единое целое. Слово «первобытный» применено здесь не случайно и не только для усиления литературного эффекта. Этим прилагательным Вайсман хотел подчеркнуть, что считает кометные ядра конгломератом первозданного вещества протопланетного диска, из которого были сформированы планеты и малые тела Солнечной системы. Он считал, что кометные ядра не могут формироваться из осколков ранее разрушившихся ледяных планетезималей. Теперь мы знаем, что это было ошибкой. В наши дни столкновительная эволюция считается одним из важнейших механизмов формирования различных тел Солнечной системы.

Уже после получения снимков ядра кометы Галлея венгерский астроном Тамас Гомбоси и его коллега Гарри Хупис предложили свою модель «ледяного клея» (icy-glue). По их мнению, ядра комет представляют собой крупные пористые объекты, схожие по своим параметрам с астероидами внешней области Главного пояса и скрепленные, можно сказать сцементированные, между собой льдом в единый конгломерат. Эта модель неплохо объясняла природу джетов вещества, бьющих из светлых областей между двух крупных «каменных» глыб. Она объясняла и некоторые особенности, впервые замеченные учеными на снимках с космических аппаратов. Но все же эта модель не получила широкой поддержки в научной среде. К примеру, высказывались мнения, что раз ядро кометы скрепляет лишь лед, то мы должны наблюдать распавшиеся фрагменты старых комет, которые исчерпали запасы связующего вещества, что должно было привести к неминуемому распаду некогда единого объекта на компактный рой «астероидов». В 1993 году ученые обнаружили разорванную приливными силами Юпитера комету Шумейкеров – Леви 9 (D/1993 F2). Анализ данных о ней, базирующийся, в том числе, на работах видного советского астронома Олега Васильевича Добровольского, показал, что строение ядра этой кометы ближе к двум первым моделям, а прочность ядра на растяжение меньше, чем у свежевыпавшего снега.

Исходя из представлений о процессе формирования комет, можно предположить, что это очень пористые тела с малой объемной плотностью. Оценка значения плотности занимала умы ученых несколько десятилетий. Проблема в том, что ядро кометы – это, как правило, компактный и маломассивный объект, который не оказывает существенного гравитационного воздействия на окружающие его тела, даже на пролетающий мимо космический аппарат. К тому же, для вычисления плотности помимо массы нужно знать объем, то есть размеры аппроксимирующего эллипсоида по двум его осям, а точные данные об этом можно получить, лишь наблюдая ядро in situ, то есть непосредственно на месте событий.

Неужели нет никаких методов дистанционного определения размеров кометного ядра? Есть, даже два. Первый – радиолокация. К сожалению, данный метод сильно ограничен в дальности. На сегодняшний день астрономам удалось зафиксировать уверенный отраженный радиосигнал лишь от двух кометных ядер в момент их максимального сближения с Землей. В 1983 году это было успешно проделано с ядром кометы C/1983 H1 (IRAS-Araki-Alcock), которая прошла всего в 4,5 миллиона километров от Земли, и в 1996 году ядро кометы Хякутакэ (C/1996 B2) удалось успешно пролоцировать в течение пары дней с рекордного расстояния в 15 миллионов километров!

Еще одним методом определения размеров ядер комет служит наблюдение покрытий ими звезд. Если ядро кометы закрывает собой звезду, то, наблюдая это явление в различных обсерваториях, можно получить оценку размеров проекции кометного ядра на небесную сферу. К сожалению, этот метод намного хуже применим к кометным ядрам, чем к астероидам, в отношении которых он демонстрирует хорошие результаты. Все дело, как вы, наверное, уже догадались,