“Много миров, устроенных как наш”. Ученые ищут разгадку в кометах

Фотография кометы Чурюмова-Герасименко, полученная «Розеттой»
© NASA

Беспокойные странники

Кометы представляют собой куски водяного льда, движущиеся по сильно удлиненным орбитам. В отличие от остальных космических объектов в Солнечной системе, на их траекторию влияют негравитационные факторы, такие как активность ядер.

Есть короткопериодические кометы, которые совершают полный оборот вокруг Солнца менее чем за двести лет. Большинство образуют так называемое юпитерианское семейство — самая дальняя точка орбиты находится в районе Юпитера. У них период оборота — не более двадцати лет.

Короткопериодические кометы часто приближаются к Солнцу, поэтому существуют недолго.

“Оценки показывают, что время их жизни не больше нескольких сотен оборотов вокруг Солнца. Возникает вопрос: откуда они приходят? Мы считаем, что с более далеких орбит”, — рассказывает РИА Новости профессор Вячеслав Емельяненко, ведущий научный сотрудник отдела исследований Солнечной системы Института астрономии РАН.

Кометы с периодом оборота вокруг Солнца более двухсот лет называют долгопериодическими. Их орбиты очень вытянуты, в афелии они уходят за Плутон.

Ученые выделяют особый класс космических тел — кентавры.

“Они не очень близко подходят к Солнцу. Их перигелии находятся между Юпитером и Нептуном. Это промежуточные объекты между астероидами и кометами”, — поясняет ученый.

Насчет того, откуда к нам прилетают кометы, есть два предположения: из пояса Койпера — зоны шириной 55 астрономических единиц за орбитой Нептуна с множеством ледяных тел и карликовых планет, отличающихся необычными орбитами, и облака Оорта — гипотетической зоны на самой окраине Солнечной системы. Ученые склоняются ко второму варианту.

Верхом на комете

Кометы образовались на дальних рубежах Солнечной системы, за линией льда — условной зоной, где вода всегда остается в твердом состоянии. Считается, что это осколки первичного вещества, сохранившегося в неизменном виде. Поэтому ученые весьма заинтересованы в их изучении, ведь это поможет раскрыть механизм образования планет, Солнечной системы и, возможно, загадку возникновения жизни.

“Кометы большую часть времени проводят далеко от Солнца. В них содержатся основные данные о начальном этапе формирования Солнечной системы. По анализу их состава и путей движения можно судить, что происходило в тот период. Поэтому очень важно узнать, как устроены кометы и где они зародились”, — говорит Вячеслав Емельяненко.

Было уже несколько экспедиций к кометам. Прорывной стала миссия Rosetta Европейского космического агентства. На короткопериодическую комету 67P/Чурюмова — Герасименко 14 февраля 2015 года совершил мягкую посадку автоматический модуль Philae. Сам аппарат Rosetta проработал до 30 сентября 2016 года — в этот день он врезался в комету.

“Анализируя данные этой космической миссии, мы пытались понять происхождение всех комет. Но вопросов пока больше, чем ответов”, — отмечает ученый.

Исследователей в первую очередь интересовало вещество комет и в какой области Солнечной системы они возникли. Для этого нужно изучать внутренний состав тела, а Philae дал данные только о поверхности, которая ожидаемо оказалась модифицированной.

Согласно популярной среди астрономов модели “Ницца”, объясняющей Солнечную систему через миграцию планет, кометы родились за орбитой Нептуна из единой популяции планетезималей — крупных, размером сотни километров, агрегатов льда и пыли, которые распались на мелкие куски и в результате многочисленных коллизий склеились в километровые кометы. Если комета Чурюмова — Герасименко происходит из пояса Койпера, то она должна была возникнуть примерно по такому сценарию.

Однако Rosetta обнаружила в голове кометы крошечную частицу с пористостью 99 процентов. Очевидно, что столь рыхлое образование не пережило бы соударений. Пористость всей кометы в среднем 70 процентов, что тоже очень много. Объект в любом случае крайне хрупкий, он не мог образоваться из груды ударных фрагментов.

Снаружи комета Чурюмова — Герасименко покрыта прочной коркой спекшейся пыли, сформировавшейся в моменты приближений к Солнцу. При попытке бурения у Philae даже сломалось сверло. Но поверхность не дает представления о всем теле. Нужны данные с глубины.

Кто спас кометы

“Галактические эффекты, поле Галактики и прохождения отдельных звезд играют очень большую роль в формировании облака Оорта. Его не существовало бы без звезд. За 4,5 миллиарда лет они не раз приближались к Солнцу. Мы считаем, что все кометы образовались в планетной системе или вблизи нее и были выброшены планетами на далекие орбиты — более чем на десять тысяч астрономических единиц”, — объясняет Вячеслав Емельяненко.

Для сравнения: между Солнцем и Нептуном — 30 астрономических единиц.

“Все кометы выбросило бы постепенно из Солнечной системы в галактическое пространство, но сближение со звездами меняет их орбиты и уводит из планетной области. В облаке Оорта орбиты комет находятся вне действия планет”, — уточняет ученый.

У Земли кометы появляются благодаря такому же механизму. Когда звезды оказываются рядом с Солнечной системой, некоторые обитатели ее окраин вбрасываются обратно в планетную зону. Но только малая часть: по оценкам, в облаке Оорта порядка 1011 комет, а новых комет, вброшенных звездными возмущениями, открыто около тысячи.

Первая межзвездная

Неудивительно, что ученые так взволнованы прибытием первой межзвездной кометы 2I/Borisov. Дело в том, что ее кома — облака пара и газов, которым она окутана, размер ядра (не более километра), плотность, скорость очень похожи на те, что у наших комет.

“Если бы не гиперболическая орбита, мы бы сказали, что это наша обычная комета. Очень странно. Это говорит о том, что кометы в других звездных системах такие же, как наши. Значит, есть много миров, устроенных как наш”, — рассуждает Емельяненко.

Возможна и другая интерпретация. Моделирование показывает, что в образовании облака Оорта изначально участвовало раз в 20 больше комет, чем там находится сейчас. Многие в процессе его формирования выбросило в галактическое пространство. Теперь они движутся независимо от Солнца, но вместе с ним вокруг центра Галактики по гиперболическим орбитам. Далеко, по галактическим меркам, эти кометы не ушли. Есть определенная вероятность, что они могли вернуться в результате возмущений от звезд, Галактики.