Метеориты. Космические камни, создавшие наш мир [litres] - Тим Грегори
Шрифт:
Интервал:
Закладка:
На протяжении пяти миллионов лет облака свежеспекшихся хондр сбивались в рои, которые продирались сквозь толщу протопланетного диска в виде масс ярко светящихся капелек раскаленной лавы. После нескольких дней пребывания в расплавленном состоянии каждая хондра остывала и затвердевала в виде крохотного магматического микрокосма кристаллов. При остывании раскаленные облака хондр тускнели. Вместе с CAI и другими зернами космических осадочных пород хондры слипались и образовывали плотные сгущения, из которых в конце концов формировались первые каменные миры. Триллионы триллионов хондр, число которых намного превышало количество звезд в наблюдаемой Вселенной, затягивались по спирали в гравитационные воронки и, слипаясь, давали начало астероидам и планетам. Каким необыкновенным должно было выглядеть это зрелище! И когда последние остаточные пылевые массы туманности поглощались каменными телами, обращавшимися вокруг Солнца, последние хондры выпадали на их новообразованные каменные поверхности подобно каплям огненного дождя.
К тому моменту, как образовались эти последние хондры, эра туманности завершилась. Солнечная система прошла череду превращений от бесформенного газового облака до плоского диска, способного породить полномасштабные планеты. Первая глава истории нашей Солнечной системы – от газа к пыли – оказалась короткой.
Многие хондры стали частью планет, которые сейчас украшают наше ночное небо. И почва у нас под ногами тоже в значительной степени обязана своим существованием маленьким, с маковое зернышко, шарикам застывшего камня.
Давняя тайна
Тот факт, что хондры образовались в результате спекания крохотных пылевых шариков солнечной туманности, наводит на вопрос: что же в первую очередь было причиной расплавления этих пылинок? Это один из вызывающих долгие споры «вечных вопросов» космохимии.
Еще когда Сорби исследовал характеристики хондр в изготовленных им шлифах обыкновенных хондритов, он безуспешно задавался вопросом о том, как эти хондры образовались. Своими затруднениями он делился с коллегами: «ни своими очертаниями, ни внутренней структурой [хондры] не дают никакой положительной информации касательно способа, которым они были образованы».
Он понимал, что они должны были однажды возникнуть в результате сильнейшего нагрева в чем-то вроде раскаленной атмосферы при «весьма специальных физических условиях». Если не считать планет, которым еще только предстояло родиться, рассуждал Сорби, единственным местом в Солнечной системе, где существовала температура, необходимая для превращения каменных пылевых частиц в расплавленные капельки, было Солнце. К тому времени, когда Сорби проводил свои микроскопические наблюдения небесных камней, телескопические наблюдения Солнца уже выявили вспышки, происходящие на его поверхности. Некоторые из этих вспышек были достаточно мощными, чтобы выброшенные потоки солнечного вещества достигли Земли, многократно превосходя ее по размерам. Сорби предположил, что такие солнечные взрывы могли выбросить свежесформированные хондры с солнечной поверхности и унести их в область планет.
Примечательно, что, хотя в то время Сорби не мог знать того, что нам известно сейчас, он случайно дал верное описание образования CAI. Сегодня мы знаем, однако, что в хондрах смесь изотопов кислорода совершенно не похожа на то, что мы видим на Солнце. Поэтому образование хондр вблизи Солнца исключено. Они должны были возникнуть вдали от молодой звезды, в глубинах вращающегося протопланетного диска, ближе к областям, где формировались планетезимали.
Что же внутри туманности могло разогреть пыль до температуры, превышающей ее точку плавления – вдали от Солнца, на холодных окраинах протопланетного диска? Что расплавило пылинки-предшественницы, из которых спеклись хондры? Какой непостоянный источник тепла мог превратить пылевые уплотнения в облака расплавленных огненных капелек?
Этого никто не знает.
Образование хондр – один из самых трудных и запутанных вопросов, связанных с природой метеоритов. Как именно маленькие хлопья пыли в протопланетной туманности превращались в капельки расплавленного камня, остается тайной. Но есть несколько правдоподобных догадок.
Мы знаем, что в огромных межзвездных туманностях, в которых образуются звезды, им случается и гибнуть. Массивные звезды заканчивают свою короткую жизнь грандиозными взрывами. Мы знаем, что и наша Солнечная система образовалась в окрестности звезды, которую постигла эта участь. И возможно, именно ударные волны от близкого звездного взрыва, смявшие протопланетный диск, и вызвали быстрый нагрев пылинок-хондр. Если это так, то получается, что смерть звезды могла запустить процесс рождения планет.
Мы знаем и то, что протопланетный диск местами содержал невероятно плотные скопления пыли. Когда крохотные хлопья пыли терлись друг об друга в процессе орбитального движения вокруг Солнца, они могли накапливать небольшой заряд статического электричества (как если бы вы потерлись головой о воздушный шарик, ваши волосы приобрели бы статический заряд и встали дыбом). При накоплении достаточно большого электрического заряда могли возникнуть значительные нарушения электростатического равновесия, которые могли разрешаться появлением грандиозных электрических разрядов. Каскады молний, пробиваясь сквозь пыль, могли оказаться достаточно мощными, чтобы расплавить ее и образовать хондры. Вспышки этих молний на короткое время освещали бы темные внешние области Солнечной системы, а на пути распространения разрядов оставались бы светящиеся капельки расплавленной пыли.
Возможно, однако, что процесс быстрого разогрева пыли был совершенно иным. Нет никаких разумных причин сомневаться в том, что планетезимали, обращающиеся вокруг Солнца, существовали почти сразу после образования Солнечной системы: скрытые в железных метеоритах атомные часы, по которым мы определяем время плавления планетезималей, указывают на то, что они сформировались в пределах одного миллиона лет после CAI («час ноль»). Может быть, именно в этих рано образовавшихся планетезималях, первых каменных мирах Солнечной системы, проносившихся сквозь облака пыли и вспарывавших их, как вспарывает воду форштевень океанского корабля, и произошло быстрое нагревание частиц, предшествовавших хондрам.
Мы рассказали лишь о трех из множества моделей, описывающих происхождение хондр. Каждая такая идея успешно объясняет многие характеристики хондр, но ни одна не способна охватить их все. Похоже, что в реальности все сложнее и хондры образовывались несколькими различными путями.
Чтобы раз и навсегда раскрыть секрет хондр, нужен комплексный подход, научное мировоззрение, построенное на объединении многих различных дисциплин. Вопрос о том, как возникли эти крошечные каменные шарики, первым поставил геолог XIX столетия, но традиционных инструментов геологии, по-видимому, оказалось недостаточно, чтобы на этот вопрос ответить. Затем космохимики попытались продвинуться дальше, пользуясь своими сложными аналитическими методами, но и это не помогло. Сегодня в игру вступили экспериментаторы – они моделируют условия образования хондр в своих лабораториях, тщательно имитируя параметры среды, существовавшей в протопланетном диске. Проблему пытаются решить физики и математики: на мощных компьютерах они моделируют условия внутри протопланетного диска. Подстраивая в своих программах те или иные параметры туманности, они пытаются воссоздать процесс образования хондр в виртуальном мире.
За редкими исключениями хондры преобладают в текстуре всех хондритов. И так
