Вам, земляне(Издание второе, переработанное)
Шрифт:
В конце концов наступила эпоха ротационной неустойчивости, когда под действием центробежных сил с экватора Протосолнца (его радиус был тогда равен радиусу орбиты Меркурия) началось истечение вещества, которое образовало «протопланетное» облако, имевшее форму сплющенного диска.
Допустим, что Протосолнце, сгустившееся газово-пылевой туманности, обладало сильным магнитным полем, вещество «протопланетного» облака хотя бы частично содержало ионизированный газ. В таком случае в этом газе возникало собственное магнитное поле, взаимодействующее с магнитным полем Протосолнца. В результате между диском и центральным сгущением (будущим Солнцем) установилось сильное магнитное «сцепление», вследствие которого вещество диска удалилось от центра, распространяясь на всю Солнечную систему, а Протосолнце, теряя момент, продолжало
Таким образом, по Ф. Хойлу, магнитное торможение вращающегося Протосолнца окружающей его туманностью привело к переходу момента количества движения от Протосолнца к облаку, а значит, и к сгустившимся из него планетам. Однако эта остроумная схема, объясняющая одну из главных загадок Солнечной системы, сама нуждается в солидном обосновании.
Расчеты показывают, что у горячих звезд атмосфера охвачена интенсивной конвекцией, и магнитное поле при этом располагается почти целиком внутри звезды. Значит, если Протосолнце было горячо, намагнитить «протопланетное» облако оно не могло. Если же оно было холодным, то облако «раскручивалось» магнитным полем звезды столь быстро, что протопланетный диск просто не успевал сформироваться и не смог принять на себя основной доли момента количества движения.
Гипотезы о совместном возникновении Солнца и планет в последнее время предложили также А. Камерон, Э. Шацман и другие астрофизики. Но и их объяснения страдают теми же недостатками, что и гипотеза Ф. Хойла. Сам механизм отделения планет от Протосолнца остается физически необоснованным, как, впрочем, и процесс сгущения газово-пылевого облака в Протосолнце. Может быть, планеты и сформировались совместно с Солнцем, но как именно это произошло, пока никто не знает.
«Горячее» рождение Земли
Может быть, Земля и планеты родились в итоге какого-нибудь катастрофического события?
Родоначальник научной космогонии французский естествоиспытатель Бюффон в первой половине XVIII века, т. е. еще до Канта и Лапласа, высказал гипотезу, что Земля и другие планеты возникли при падении на Солнце огромной кометы. Ошибочно полагая, что массы комет огромны, сравнимы с массой Солнца, Бюффон считал, что при столкновении кометы с Солнцем произошло что-то похожее на падение камня в лужу: из горячих солнечных «брызг» сгустились остывшие затем планеты.
Разумеется, сегодня эти идеи Бюффона кажутся по меньшей мере наивными. Но они оказали заметное влияние на дальнейшее развитие космогонии. Наиболее полно «катастрофические» варианты рождения планет были разработаны в 1916–1927 гг. английскими астрофизиками Джинсом и Джеффрейсом.
По мнению Джинса, несколько миллиардов лет назад мимо нашего Солнца, которое в ту пору было одиночной звездой, пролетела другая звезда. Сближение двух звезд было настолько тесным, что из Солнца под действием тяготения «чужой» звезды, вырвалась горячая сигарообразная газовая струя. Виновница этой катастрофы улетела в глубины Галактики, а из газовой струи сгустились планеты. В варианте, предложенном Джеффрейсом, Солнце столкнулось со звездой, что напоминает старую идею Бюффона.
Но все эти «катастрофические» гипотезы оказались несостоятельными. Строгие расчеты показали, что из Солнца не могла вырваться сигарообразная газовая струя, а если бы даже это и произошло, то она не сгустилась бы в планеты. Кроме того, тесное сближение, а тем более столкновение двух звезд — событие настолько маловероятное, что планетные системы были бы исключительной редкостью во Вселенной. Факты, однако, говорят о другом.
Если вокруг звезды обращается невидимая с Земли планета, то ее присутствие можно обнаружить прежде всего по тем отклонениям, которые она вызывает в пространственном движении звезды. В самом деле, движение одиночной, лишенной спутников звезды в пространстве (на сравнительно небольшом участке) будет почти прямолинейным и равномерным. Но если звезда имеет хотя бы одного достаточно массивного спутника, то, обращаясь по законам небесной механики вокруг общего центра тяжести, звезда и ее спутник будут двигаться в пространстве по сложным извилистым кривым. Чем массивнее спутник звезды, тем более извилистым будет ее путь. Значит, тщательно изучая движение звезд, можно не только установить, есть ли у них невидимые спутники, но и вычислить массы этих спутников.
Еще в 1937 г. шведский астроном Хольмберг, исследуя полет ближайших звезд
Позже подобными исследованиями занимались несколько ученых, в том числе пулковский астроном А. Н. Дейч, который очень хорошо изучил одну из ближайших к Земле звезд — 61-ю из созвездия Лебедя. По его данным, вокруг этой звезды с периодом около 5 лет обращается темный спутник, масса которого составляет 0,008 массы Солнца. Напомним, что величайшая из планет Солнечной системы Юпитер почти в тысячу раз легче Солнца. Значит, невидимое тело в системе звезды 61 Лебедя примерно в 10 раз массивнее Юпитера. Для планеты такая масса слишком велика. Даже у Юпитера давление в центре такое высокое, что температура, по подсчетам Н. А. Козырева, должна достигать там 150 000 °C. Тело с массой в 10 раз больше должно быть скорее звездой, чем планетой.
Здесь, впрочем, надо отметить одно важное обстоятельство, на которое впервые еще в 1951 г. обратил внимание Б. В. Кукаркин. Представим себе, что мы наблюдаем Солнце с Альфы Центавра— ближайшей из звезд. Ни в один из современных телескопов мы планет, конечно, не заметим. Однако, изучая движение Солнца в пространстве, можно обнаружить, что оно движется криволинейно. Наибольшие отклонения вызовут Юпитер и Сатурн, причем в те моменты, когда эти крупнейшие из планет будут находиться одновременно по одну сторону от Солнца. Такие моменты повторяются каждые 59 лет. Что касается остальных планет, то неправильности, вносимые ими в движение, столь малы, что мы склонны приписать их погрешностям наблюдений.
Таким образом, изучая Солнце с Альфы Центавра, мы придем к выводу, что вокруг Солнца с периодом 59 лет обращается невидимый спутник, масса которого равна сумме масс Юпитера и Сатурна. Судя по всему, столь же ошибочны и наши современные представления о больших массах невидимых спутников звезд. Естественно полагать, что определяемые нами массы являются суммарными массами нескольких самых крупных планет этих невидимых планетных систем.
Чем дальше звезда, тем менее заметны с Земли неправильности в ее движении и, следовательно, тем труднее обнаружить вокруг нее планетную систему. Тем не менее в итоге многолетних исследований голландский астроном Ван де Камп доказал, что вокруг одной из близких к нам звезд («Летящая» звезда Барнарда, расстояние около 6 световых лет) обращаются три невидимых спутника, массы которых (в долях массы Юпитера) равны 1,26, 0,63 и 0,89, а расстояния от звезды соответственно 4,5, 2,9 и 1,8 астрономических единиц. Иначе говоря, наконец с полной достоверностью открыта соседняя планетная система. Есть серьезные основания полагать, что среди 100 ближайших к Солнцу звезд 43, возможно, обладают планетами, пригодными для форм жизни, подобным земным. Во всяком случае несомненно, что планетные системы — частые объекты космоса, а значит, образоваться случайно они не могли. Тем самым, космогонические гипотезы типа гипотезы Джинса должны быть отвергнуты как явно противоречащие фактам.
Какой же тогда закономерный процесс приводит к рождению планетных систем? Нельзя ли планетную космогонию связать с идеями В. А. Амбарцумяна о рождении звезд из сверхплотных и энергичных дозвездных тел?
Попытки с этих позиций решить проблему происхождения Земли и планет предприняты в последнее время известным советским исследователем комет С. К. Всехсвятским. «Имеется много оснований считать первичные планеты („протопланеты“), — пишет он, — телами звездной природы. Солнце могло быть компонентом двойной системы, сохранившимся после того, как второй компонент разделился на более мелкие части в результате взрыва» [35] . Действительно, планеты-гиганты и Солнце близки по химическому составу. У планет земного типа легкие элементы могли улетучиться в процессе эволюции. Известны звезды в двойных системах, по массе близкие к крупным планетам. Значит, гипотетический спутник Протосолнца мог иметь массу, близкую к суммарной массе планет. Взрыв этого спутника (и здесь гипотеза С. К. Всехсвятского смыкается с идеями В. А. Амбарцумяна), вероятно, произошел в результате взрывообразного превращения находившегося внутри него дозвездного вещества.
35
Подробнее см. в работе С. Доула «Планеты для людей» (М. «Наука», 1974).