Филип Плейт - Смерть с небес. Наука о конце света

Объекты в облаке Оорта обычно держатся на приличном расстоянии от Солнца — сотни миллиардов километров. Чтобы завести их во внутреннюю Солнечную систему, требуется некоторое возмущающее воздействие, своего рода толчок, который изменит их орбиту. Такое воздействие может оказать, например, проходящая на расстоянии нескольких световых лет звезда; обычный объект облака Оорта находится так далеко от Солнца, что при легчайшем дуновении он полетит внутрь системы.

Если Солнце забредет туда, где окажется слишком близко к гигантской туманности, такое дуновение может превратиться в ураган. По некоторым оценкам, на орбитах в облаке Оорта живут триллионы айсбергов. Откройте снова главу 1 и прочитайте о разрушениях, которыми грозит столкновение с кометой или астероидом. Теперь умножьте их на десять, или на 100 , потому что, когда мы пройдем вблизи массивной туманности, кометы просто посыплются с неба.

Ох. Сложно представить, к какому опустошению приведет подобное событие. Биосфера Земли, возможно, только-только начнет восстанавливаться через несколько столетий после одного столкновения, а тут новая комета врезается в нас. Сколько эпизодов массового вымирания в смутной истории нашей планеты было спровоцировано тем, что Солнце прошло вдоль кромки гигантского газового облака?

Ирония судьбы — практически наверняка Солнце родилось в таком газовом облаке 4,6 млрд лет назад. Когда-то оно, возможно, было окружено массивными звездами, разбросанными по небу, а их звездные ветра создавали огромные ударные волны в газовом облаке, сжимающие его в листы и нити, светившиеся как перекрещивающиеся в небе неоновые вывески.

Зайти в такое газовое облако, возможно, даже и стоило того. Какое зрелище!

Но повторюсь, наблюдать красивое темное небо, усеянное всеми теми туманностями с безопасного расстояния в несколько тысяч световых лет не менее интересно.

Как уже упоминалось, звезды в диске Млечного Пути обращаются вокруг центра точно так же, как планеты обращаются вокруг Солнца. Однако есть несколько важных отличий. В масштабах Солнечной системы (с диаметром в миллиарды километров) Солнце — маленькое (меньше 1,6 млн км диаметром). Для планет вся гравитация в Солнечной системе сконцентрирована в одной точке [109] То есть более или менее. Сами планеты также обладают гравитацией и воздействуют друг на друга, но очень незначительно и только на очень больших временных отрезках. Через минутку мы вернемся к этой теме. . Так как источник сил тяготения находится в центре, орбита планеты может иметь лишь определенную форму, которая называется коническим сечением. Сюда входят круги, эллипсы, параболы и гиперболы. Все это плоские фигуры. Если сильно ударить по планете, ее орбита изменит форму или наклон, но все равно останется коническим сечением и по-прежнему будет плоской.

Но звезды, обращающиеся вокруг центра галактики Млечный Путь, находятся в другой ситуации, потому что масса размазана, распределена по всему диску. Звезда, движущаяся в нем по орбите, ощущает притяжение от окружающих ее масс, а не только из одной точки в центре Галактики. Следовательно, орбиты звезд могут иметь самые разные причудливые формы. Скажем, у вас есть звезда с идеально круглой орбитой точно в средней плоскости диска галактики. Если бы вы придали звезде немного вертикальной скорости — перпендикулярно диску — звезда начала бы подниматься и опускаться относительно диска, как пробка на воде (продолжая по-прежнему обращаться вокруг центра).

Это немного похоже на то, что происходит, когда вы подбрасываете камень: силы тяготения замедляют его полет, и он падает на землю. Благодаря вертикальной скорости звезда поднимается над плоскостью, но силы тяготения диска тянут ее назад. Однако диск не однородный, он состоит из звезд, разделенных большими расстояниями. Остановить нашу звезду нечему, поэтому она проходит прямиком сквозь плоскость и погружается под нее. И снова силы тяготения замедляют ее до полной остановки, и звезда поворачивает обратно. При подходящих обстоятельствах этот цикл будет повторяться бесконечно. В комбинации с круглой орбитой звезды получаем форму, похожую на синусоиду, бегущую по кругу.

Существует масса причин, по которым звезда может начать колебаться таким образом. Она может пройти мимо другой звезды, и гравитационное взаимодействие может подтолкнуть ее кверху или книзу — но, как мы обсуждали раньше, звездные встречи крайне редки, поэтому это маловероятно. В свою очередь, звезды образуют скопления (см. ниже), где они гораздо ближе друг к другу, и гравитационные взаимодействия более распространены. Массивная звезда в скоплении, проходя рядом с менее массивной, может легко подбросить звезду меньших размеров так, что она совсем вылетит из скопления, или может заставить ее двигаться как поплавок.

Еще одна причина — звезда может пройти мимо гигантского газопылевого облака. Ранее мы видели, что прямое столкновение с туманностью имеет ряд отрицательных последствий, но еще одно заключается в том, что из-за притяжения массы этого облака звезда может приобрести вертикальную составляющую скорости, и ее орбита деформируется так, что она начнет совершать колебательные движения.

Оказывается, что очень близкая и дорогая нам звезда демонстрирует именно такое движение: Солнце! Тщательные измерения скорости Солнца относительно окружающих его звезд показывают, что оно на самом деле поднимается над плоскостью Галактики и опускается под нее. Это смещение не очень большое: может быть, максимум 200 световых лет или около того, по сравнению с диаметром диска, который составляет 100 000 световых лет. Кроме того, толщина диска примерно 1000 световых лет, поэтому Солнце также не выходит за пределы вещества диска.

Период колебания орбиты Солнца — от максимальной высоты над диском до максимальной глубины под плоскостью, а затем снова до максимальной высоты — составляет примерно 64 млн лет.

Ну что ж, кажется, все круто: за несколько миллионов лет нас бесплатно довезут туда, где у нас будет (немного) лучший вид на Галактику, и ничего страшного, так?

Так?

Может быть, и не так. Но чтобы понять почему, вместо того чтобы смотреть вверх, нам придется посмотреть вниз, в слои отложений на Земле.

В течение многих лет существует предположение, что палеонтологическая летопись жизни на Земле свидетельствует о периодических эпизодах массового вымирания, как если бы жизнь на Земле следовала какому-то графику повальных вымираний, после которых разнообразие видов снова восстанавливалось. Не все такие события попадают в этот график, и для многих из них был найден настоящий виновник; самое известное — это исчезновение динозавров, и у нас есть вполне надежное доказательство того, что оно было вызвано столкновением с астероидом. Но причины других (за исключением, возможно, ордовикского массового вымирания, см. главу 4) не так ясны.