Фаэтон

Введение: Орбита Фаэтона находилась между орбитами Марса и Юпитера.

Согласно наиболее популярной теории, все астероиды представляют собой осколки распавшейся (или так и не сформировавшейся) планеты Фаэтон.

В астрономии не раз бывало, что открытию помогала случайность. Вот как это произошло с малыми планетами. Немецкий физик и математик И. Тициус в 1766 году нашел числовую закономерность в расстояниях планет от Солнца. Согласно этому правилу, между орбитами Марса и Юпитера должна была существовать какая-то планета. Английский астроном В. Гершель в 1781 году открыл планету Уран, причем расстояние планеты от Солнца очень мало отличалось от величины, которую предсказывала формула Тициуса. Это обстоятельство повысило доверие ученых XVIII века к правилу Тициуса, и в 1796 году на конгрессе в Готе было решено начать поиск недостающей планеты. Однако случилось так, что никому из тех астрономов, которым поручили наблюдения, не повезло.

Планету обнаружил в первую новогоднюю ночь 1801 года Дж. Пиацци, директор обсерватории в Палермо (Сицилия). Надо сказать, что у Пиацци была совсем другая задача, он хотел составить точную карту звездного неба в области созвездия Тельца. Сверяясь со звездным каталогом Волластoна (как выяснилось позже, в каталоге была допущена опечатка), астроном никак не мог обнаружить одну из звезд. Неожиданно он заметил звездоподобный объект, который медленно перемещался по небу. Когда вычислили орбиту космического тела, оказалось, что оно движется поразительно точно на том расстоянии от Солнца, какое предсказано формулой Тициуса. Астрономы торжествовали: найдена недостающая планета. Ее назвали Церерой, в честь богини - покровительницы Сицилии.

Однако вскоре последовала цепь новых открытий. В 1802 году была открыта еще одна планета - Паллада. В 1804 году - третья малая планета - Юнона, а в 1807 году - Веста. Все они двигались примерно на таком же расстоянии от Солнца, что и Церера, - 2,8 астрономической единицы (около 420 миллионов километров). Именно это обстоятельство позволило немецкому астроному и врачу Г. Ольберсу в 1804 году высказать гипотезу о том, что малые планеты (их еще называют астероидами, то есть "звездоподобными") произошли в результате разрыва на куски одной большой планеты, радиус орбиты которой лежал на расстоянии 2,8 астрономической единицы.

Заметим, кстати, что современники Г. Ольберса (В. Гершель, Лаверье, П. Лаплас) высказывали другие предположения о происхождении астероидов, однако наибольшей популярностью пользовалась все же точка зрения Ольберса, которая наилучшим образом объясняла все известные к тому времени факты.

Между тем поток открытий астероидов не иссякал, и к 1890 году было известно уже свыше 300 малых планет. Астрономы пришли к твердому убеждению, что в некоторой зоне между Марсом и Юпитером по орбитам вокруг Солнца вращается целый рой малых планетных тел. Открытия малых планет продолжаются и до настоящего времени. По некоторым оценкам, их число может превышать 70000.

Итак, "правило планетных расстояний" Тициуса, как мы видим, сыграло выдающуюся роль в истории открытия малых планет. Однако само это правило до сих пор не получило своего теоретического истолкования и, как считают современные космогонисты, не содержит физического смысла. Поистине приходится лишь удивляться, как иногда неверные предпосылки или попросту случайное стечение обстоятельств приводят к открытиям, значение которых трудно переоценить.

Вернемся, однако, к гипотезам о происхождении малых планет. В принципе их все можно распределить на две большие группы. Первую группу образует гипотеза Ольберса и ее различные модификации, предполагающие происхождение астероидов (и комет) как результат взрыва гипотетической планеты. К этой гипотезе обратился российский астроном Б. А. Воронцов-Вельяминов, который считает, что планету - прародительницу астероидов и комет было бы правильнее назвать не Фаэтон, а Астерон. Другая группа гипотез рассматривает происхождение астероидов (и комет) в единой эволюционной схеме образования Солнечной системы. Среди этих гипотез наиболее подробно разработана гипотеза советского ученого О. Ю. Шмидта.

Какая же из этих двух концепций лучше удовлетворяет современным представлениям о малых телах Солнечной системы?

К сороковым годам XX века каталоги астероидов с указанием их орбит содержали около полутора тысяч объектов. Используя методы небесной механики, теоретически можно повернуть события вспять, "собрать" астероиды вместе и определить приблизительную орбиту родительской планеты. Такую работу проделал московский астроном А. Н, Чибисов. Его вывод однозначен: исходя из современных данных о движении астероидов, невозможно определить ни область, где разорвалась планета, ни орбиту, по которой она двигалась до взрыва. Азербайджанский ученый Г. Ф. Султанов подошел к этому вопросу с другой стороны. Он рассчитал, как должны распределиться в пространстве осколки при разрыве планеты. Полученные данные сравнил с существующим распределением астероидов. И вновь результат оказался не в пользу гипотезы Ольберса. Различия в распределении столь велики, что говорить о взрыве небесного тела нет никаких оснований.

И все же существовала еще одна мыслимая ситуация, которую можно было бы использовать, чтобы спасти гипотезу Ольберса, если взрыв планеты - дело далекого прошлого, то можно допустить, что под действием планетных возмущений за время, сравнимое с возрастом Солнечной системы, орбиты астероидов запутались настолько, что восстановить начальные условия попросту невозможно.

Окончательно гипотезу Ольберса пришлось отвергнуть после того, как стали известны физические характеристики астероидов. Еще совсем недавно мы практически ничего не знали об этом. Только к концу 70-х годов, когда была выполнена широкая программа исследований на крупнейших телескопах мира с использованием современной аппаратуры, стала проявляться физическая природа тел в поясе астероидов. Выяснились любопытные факты. Оказалось, например, что малые планеты отличаются друг от друга по своим оптическим свойствам. В кольце астероидов можно выделить как минимум две группы объектов - светлые и темные. Но, что самое удивительное, доля темных объектов возрастает с увеличением расстояния от Солнца. И наоборот, чем ближе к Солнцу, тем выше процент светлых тел. Очень трудно (если вообще возможно) представить себе взрыв, который бы так красиво упорядочил куски планеты по орбитам вокруг Солнца.

Наконец, существует еще одно "наивное почему", на которое должны ответить сторонники гипотезы Ольберса. Почему взорвалась планета? Сам автор гипотезы по этому поводу никак не высказывался. Но сейчас, когда мы располагаем мощными средствами исследования планет вплоть до космических аппаратов и знаем о планетах не в пример больше, чем астрономы XIX века, отмахиваться от этого вопроса нельзя. Так вот, исчерпывающего ответа на него не дал еще никто.

Что же говорит о возникновении астероидов гипотеза О. Ю. Шмидта? Хотя на первый взгляд это кажется невероятным, "виноват" во всем Юпитер, крупнейшая планета в Солнечной системе. Произошло это на заре рождения планет, примерно около 4 миллиардов лет назад. В то время молодое Солнце было окружено газопылевым облаком, причем пылевой слой концентрировался в экваториальной области, в той плоскости, где теперь вращаются планеты. Скорости пылинок в слое были относительно небольшие, поэтому пылинки быстро слипались, сравнительно за короткое время образовались тела (планетезимали), по размерам сравнимые с современными астероидами. Быстрее всего благодаря специфическим условиям в протопланетном облаке процесс рождения планетезималей шел в районе орбиты нынешнего Юпитера. Крупнейшая планетезималь имела приоритет в росте - она интенсивно присоединяла к себе соседние тела, превращаясь в ядро будущего Юпитера. Когда масса ядра достигла нескольких масс Земли, оно стало эффективно "раскачивать" орбиты ближайших к нему планетезималей и выкидывать их из своей зоны питания. Силы были настолько велики, что планетезимали "простреливали" внутренние области рождающейся Солнечной системы, вплоть до орбиты современного Меркурия. Конечно, больше всего досталось соседнему району, где сейчас располагается пояс астероидов. Часть тел из этого района была вообще выброшена при столкновениях, а у оставшихся тел очень сильно возросли относительные скорости. При столкновениях протоастероиды уже не могли объединиться, процесс дробления стал преобладать над процессом роста. Так, растущий Юпитер приостановил рост ближайшей к себе планеты. Не исключено, что масса Марса осталась небольшой именно из-за этих событий.

Получается, что на некотором первоначальном этапе своего развития прото-Юпитер работал наподобие пращи, раскидывая во все стороны соседние планетезимали. По расчетам, масса вещества, вынесенного из Солнечной системы Юпитером и другими планетами-гигантами, могла достигать нескольких сотен масс Земли. Часть планетезималей навсегда покинула Солнечную систему, другая часть время от времени возвращается к нам в виде комет. Вот как теория О. Ю. Шмидта объясняет происхождение комет.

Соответствуют ли описанные теоретические взгляды тому, что мы наблюдаем в жизни? Если говорить об астероидах, то грубых противоречий до сих пор не выявлено. Скорее наоборот, современные астрономические наблюдения уточняют и дополняют гипотезу. Во всяком случае, основной посыл гипотезы Шмидта сохраняется, а именно - пояс астероидов - закономерный этап эволюции Солнечной системы. О происхождении комет мы до сих пор знаем слишком мало, чтобы обнаружить несоответствие с гипотезой.

В марте 1986 года советские межпланетные станции "Вега-1" и "Вега-2" пролетели в непосредственной близости от головы кометы Галлея. Получен уникальный материал о физических условиях в газо-пылевой атмосфере кометы, впервые в истории человечества удалось увидеть ее ядро. Это каменистое очень темное неправильной формы тело размером всего несколько километров в поперечнике. Наверное, так могут выглядеть и некоторые астероиды.

Итак, современные научные факты не подтверждают гипотезу Ольберса о взрыве гипотетической планеты - прародительницы астероидов и комет. Миф рассеялся: если и существовала такая планета, то только в воображении. А называть ее можно, коли уж не Фаэтон, то скорее Мифон, чем Астерон.

"Обратите внимание на расстояния между соседними планетами, и вы увидите, что почти все они возрастают пропорционально радиусам самих орбит. Примите расстояние от Солнца до Сатурна за 100 единиц, тогда Меркурий окажется удаленным от Солнца на 4 таких единицы; Венера - на 4+3=7 тех же единиц, Земля - на 4+6=10; Марс - на 4+12=16. Но смотрите, между Марсом и Юпитером происходит отклонение от этой, такой точной прогрессии. После Марса должно идти расстояние 4+24=28 единиц, на котором сейчас мы не видим ни большой планеты, ни спутника..."

Тициус твердо верил, что там что-то должно быть, но предположил, что "...это расстояние, без сомнения, принадлежит пока еще не открытым спутникам Марса... После этого неизвестного нам расстояния получается орбита Юпитера на расстоянии 4+48=52 единицы, а дальше расстояние самого Сатурна 4+96=100 таких единиц. Какое удивительное соотношение!"

Читатели могут спросить, почему "закон планетных расстояний" в отечественной литературе называют законом Тициуса-Боде. Отвечаю: астроном Иоганн-Элерт Боде вставил этот закон в свою книгу "Руководство по изучению звездного неба", даже не удосужившись сослаться на Тициуса, и долгое время незаслуженно считался его автором...

К 1860 году было известно уже 62 астероида, к 1870 - 109, к 1880 - 211, к 1923 - 1000... По данным Института теоретической астрономии РАН, к марту 1998 года в астрономических каталогах значилось уже 8443 астероида с хорошо рассчитанной орбитой, получивших имя. Как предположили астрономы Робин Эванс и Карл Стапелфельдт из Лаборатории реактивного движения после изучения снимков сверхтелескопа "Хаббл", всего в поясе астероидов находится примерно 300000 тел диаметром 1-3 километра и огромное количество прочей мелочи.

Не все астероиды находятся в "поясе" между Марсом и Юпитером. Некоторые из них имеют совершенно другие орбиты и даже могут опасно сближаться с Землей (мы об этом писали в "А", 1997, N 22 и 23-24 - Ред.).

М. Папагианис, председатель 51-й комиссии Международного астрономического союза (она занимается проблемой SETI - поиска внеземного разума), как-то раз заявил, что следы внеземных цивилизаций лучше всего искать на астероидах, где они навеки законсервированы в космическом вакууме. Вскоре астрономы стали говорить и о загадочных астероидах, которые сами по себе могут оказаться потерпевшими крушение или специально выведенными на орбиту космическими кораблями инопланетян.

Самым знаменитым объектом такого рода является примерно 10-метровое тело, известное под номером 1991 VG. Оно было впервые замечено в ноябре 1991 года через телескоп Китт-Пикской обсерватории. 1991 VG отличался сильными колебаниями яркости, что весьма необычно для маленьких астероидов. Во-вторых, он имеет очень необычную орбиту, напоминающую орбиту самой Земли - с ничтожным наклонением и эксцентриситетом (вытянутостью). В декабре 1991 года он пролетел на расстоянии менее чем 300 тысяч миль от Земли. Это дальше, чем находится Луна, но по астрономическим меркам - очень близко. Астроном Дункан Стил заявил, что этот "астероид", скорее всего, искусственный зонд или корабль, выведенный кем-то на орбиту, но не человеком. Там же приведены доказательства, что это вряд ли обычный астероид (Duncan Steel. SETA and 1991 VG. The Observatory, April 1995).

Определенные подозрения вызывает и астероид Гаспра, имеющий магнитное поле примерно такой же силы, что и Земля! (New Scientist, 1993, N 1876).

Короче, мир астероидов то и дело продолжает удивлять землян. На днях по всем газетам и телевизионным каналам прошло сообщение о том, что в четверг 26 октября 2028 года астероид 1997 XF11 может врезаться в Землю; это сообщение было поддержано авторитетом Международного астрономического союза. Потом выяснилось, что Лаборатория реактивного движения нашла более старые снимки астероида и более тщательно просчитала его орбиту. По их расчетам, никакого столкновения не будет: астероид пройдет на расстоянии 960000 километров от Земли. Но об этом говорилось куда меньше...