// Фото: hoax-slayer.com, uanews.org

Камера высокого разрешения (HiRISE), установленная на борту обращающегося вокруг Марса космического аппарата Mars Reconnaissance Orbiter (MRO), получила новые снимки загадочного «бездонного провала» с женским именем Джинн на поверхности планеты. На предыдущих фотографиях он выглядел чёрным пятном размером примерно 100 на 150 метров. Не было видно никакого намёка на дно, стенки или внешний вал, которые образуют вид классического ударного или вулканического кратера. Всего к настоящему моменту удалось найти семь таких провалов.

Как сообщается в пресс-релизе Университета штата Аризона, сотрудники которого отвечают за работу камеры, новые фотографии Джинн удалось сделать, когда Солнце в районе съемки начало клониться к закату. На снимке хорошо видны освещенные косыми лучами стенки ямы с восточной ее стороны. Идут они почти вертикально, однако, насколько глубок провал, остаётся неясным. Известно лишь, что на глубине 80 метров дна нет, а ниже лучи не пробиваются.

Прежние фотографии были сделаны около полудня, поэтому оставалось неясным, идет ли речь о колодце с вертикальными стенками или огромной каверне, в темноту которой мы смотрим через «окно» в ее своде, часть которого по какой-то причине обрушилась на дно.

В такой пещере будущие путешественники на Марс смогли бы построить базу, надежно укрытую от космической радиации: разреженная марсианская атмосфера и слабое магнитное поле обеспечить укрытие не в состоянии.

Кроме того, в не освещенных Солнцем пустотах могла оставаться вода, когда-то в обилии присутствовавшая на поверхности Марса. Теперь стало ясно, что мы смотрим в вертикальный каменный колодец, однако, есть ли на его дне запасы воды, лишь предстоит узнать.

Семь загадочных темных провалов впервые увидела группа американских планетологов на сделанных камерой THEMIS фотографиях вулканического поднятия Фарсида, или Тарсис (Tharsis), еще в 2004 году. На этом марсианском плато расположены крупнейшие в Солнечной системе вулканы – Аскрийская гора, гора Павлина и гора Арсия, над которыми возвышается 27-километровый исполин Олимп.

На склонах горы Арсия ученые насчитали семь чёрных пятен, которые они назвали «Семь сестёр», дав им женские имена Дена, Хлоя, Венди, Энни, Эбби, Никки и Джинн. Позднее Джинн сфотографировали приборы с более высоким разрешением «разведчика» Mars Reconnaissance Orbiter.

Происхождение тёмных колодцев пока до конца не ясно. Все семь находятся недалеко от так называемых провальных кратеров или продолжают их цепочки. По мнению геологов, такие кратеры образуются, когда потоки расплавленной лавы выжигают под поверхностью планеты пустоты, сползая дальше по склону вулкана. Затем, например в результате землетрясений, внешние слои проседают в образовавшиеся пустоты. На Земле такие кратеры находят на склонах молодых щитовых вулканов, например на Гавайях. Возможно, подобным способом появляются и тёмные колодцы на Марсе, считают учёные.

Резкие края провалов свидетельствуют об относительной молодости образований: на Марсе есть атмосфера, дует ветер, которые постоянно засыпают новые ямы песком. Планетологи оценивают возраст самых молодых следов вулканической активности на Марсе в несколько десятков миллионов лет, а возраст плато Фарсида – в 2–3 миллиарда лет. Поэтому гипотезу провального образования тёмных колодцев ещё предстоит детально проработать.

// Фото: physorg.com

Среди всех удивительных следствий общей теории относительности (ОТО), разработанной Альбертом Эйнштейном (Albert Einstein, 1879–1955) в 1916 году, предсказание гравитационных линз оказалось не самым примечательным для широкой публики. И это вполне естественно, поскольку оно не поражала воображение ни возможностью каждому стать моложе своих сверстников, двигаясь со скоростью, близкой к скорости света (парадокс близнецов), ни очутиться в прошлом, двигаясь со скоростью больше скорости света, ни мгновенно переноситься на сотни и тысячи парсек по так называемым «кротовым норам». Гравитационные линзы оказались гораздо менее таинственны, чем чёрные дыры, ставшие в определённом смысле символом науки ХХ столетия, или «Большой взрыв», названный так в насмешку, а превратившийся в основную метафору революционной ломки каких-либо стереотипов. С точки зрения широкой публики заслуги гравитационного линзирования в современной науке незаметны, хотя с точки зрения самой науки эти заслуги весьма существенны. Интересен и тот факт, что обнаружение и использование гравитационного линзирования «задержалось» на несколько десятилетий — его предсказал сам Эйнштейн вскоре после создания ОТО, а открыли его только в 1979 году.

В основе этого явления лежит эффект искривления пространства вблизи массивного тела, а значит, и эффект искривления световых лучей. Для того чтобы наглядно себе представить, как это происходит, обычно советуют обойтись только двумя пространственными измерениями и изобразить весь космос листом бумаги или, ещё лучше, куском ткани, натянутой на жесткую рамку. В отсутствие массивного тела на этой поверхности она остаётся ровной и плоской, в случае же появления такового наша поверхность деформируется, прогибаясь (искривляясь) под его весом.

Эффект отклонения луча далекой звезды в гравитационном поле Солнца был первым наблюдаемым подтверждением ОТО. Обнаружение в 1919 году эффекта искривления светового луча количественно совпало с теоретическими расчётами ОТО — именно это немедленно сделало Эйнштейна знаменитостью. Это был триумф общей теории относительности, которая, без сомнения, несла в себе огромный революционный заряд, кардинальным образом меняя наши представления о пространстве, времени, материи. Первой о сенсации сообщила лондонская «Times», и тут же эхом откликнулась пресса Голландии, Германии, Швейцарии, США, Испании, Бразилии и многих других стран.

Лишь прискорбное стечение обстоятельств ответственно за то, что история этой сенсации никак не связана с Российской Империей. Первые попытки обнаружить искривление светового луча от прямолинейной траектории предпринимались и до знаменитой теперь публикации 1917 года. В ней давалась уже численная оценка, а общие соображения об искривлении пространства Эйнштейн высказывал и раньше. Сначала наблюдениям полного солнечного затмения 1912 года в Аргентине помешали дожди, а два года спустя для наблюдения затмения 21 августа 1914 года из Германии в Крым на Симеизскую обсерваторию была снаряжена специальная экспедиция, финансируемая знаменитым немецким магнатом Густавом Круппом (Gustav Krupp von Bohlen und Halbach, 1870–1950). Однако начало Первой мировой войны сделало работу невозможной: какие-то члены экспедиции сразу покинули Россию, другие были арестованы российскими властями. Начнись война на месяц позже...

Так можно схематически изобразить ход лучей в гравитационной линзе. Расходящиеся лучи от точечного или почти точечного объекта (далекой звезды, галактики или скопления галактик) искривляются ею и становятся сходящимися. В результате, объект, в отсутствие линзы выглядевший бы как светящаяся точка, превращается в светящееся кольцо. Иллюстрация: NASA, ESA, and A. Feild (STScI)

Природа темного вещества все еще остается загадкой. Но для него можно использовать достаточно общие гидродинамические модели, в которых разбегающиеся в нем волны уподобляются волнам на поверхности воды. Фото (SXC license): Palo Perez

Ещё одно приложение гравитационного линзирования — микролинзирование квазаров. Первые регулярные наблюдения квазаров Q2237+0305 и Q0957+561 показали, что эти столь удаленные объекты достаточно «живые» и динамичные — наблюдаются изменения блеска их компонентов на интервалах в несколько лет или даже месяцев. Причиной этих вариаций являются события микролинзирования, проявляющиеся в локальных усилениях блеска отдельных компонентов гравитационно линзированных квазаров, объектами линзирующей галактики — звездами и/или планетами. Из-за наличия относительного движения в системе «квазар — линзирующая галактика (линза) — наблюдатель» видимые положения расщепленных макролинзой-галактикой изображений в разные моменты времени различным образом проецируются на плоскость галактики и как бы сканируют её изображение. При этом, если в какой-то момент вблизи луча зрения в направлении на один из компонентов окажется объект галактики (звезда), его изображение дополнительно линзируется этим объектом. Возникающие тогда расщепления компонентов порядка нескольких угловых микросекунд не могут наблюдаться современными средствами, но изменения блеска могут быть зарегистрированы при фотометрии такого объекта. Частота таких событий определяется относительной поперечной скоростью системы «квазар — линза — наблюдатель» и поверхностной плотностью объектов, а количественно наблюдаемые изменения блеска определяются массами линзирующих объектов и существенным образом зависят от углового размера линзируемого источника. Наблюдения событий микролинзирования предоставляют уникальную возможность измерения характерного размера квазара и изучения характеристик объектов линзирующей галактики с угловым разрешением, недоступным никаким другим методам.

Яков Тарароев, 06.03.2008

Если наблюдать за эволюцией солнечной системы от ее периферии, то можно было бы заметить, как допланетный диск вокруг солнца постепенно становится все более и более разреженным из-за того, что формирующиеся планеты отбирают у него материю. И только на самой окраине системы диск остается по-прежнему плотным.Фото: NASA/JPL-Caltech


Извечный вопрос о началах и до сих пор является ключевым для многих наук, не говоря уже о философии. В случае с астрофизикой, астрономией, геологией от ответа на вопрос о происхождении Земли, планет, звезд, Солнца и Солнечной системы, галактик или всей Вселенной в целом зависит построение всех прочих теорий. Вопрос о возникновении и эволюции Земли одновременно и древний, и современный. Здесь никак не получится ограничиться ответом «вначале было Слово»; доказательства же или опровержения теорий о происхождении появились относительно недавно — в частности, когда были подвергнуты химическому анализу образцы метеоритов, попавших на Землю, и когда удалось увидеть в мощные телескопы газопылевые туманности других звезд.

Происхождение Солнца, Земли и других планет Солнечной системы, с одной стороны, заставляет предположить, что наш «случай» не уникален: во Вселенной есть множество звезд, в том числе и спектрального класса G, вокруг которых из газопылевых туманностей вполне могут образоваться планеты. Последние открытия, касающиеся экзопланет (среди особенно вдохновляющих — открытие планет, похожих на Землю, вокруг звезды Глизе 581, и обнаружение органических соединений на HD 189733b), показывают, что условия, схожие с земными, могут появиться и на других участках Вселенной. Однако для создания схожих условий требуется множество совпадений, а некоторые особенности Солнечной системы и её истории вряд ли можно назвать типическими и закономерными. Например, для того, чтобы на планете успела зародиться и эволюционировать жизнь, материнская звезда должна быть относительно спокойной и не слишком большой — жизнь крупных звезд гораздо короче, чем средних. Планета, подобная Земле, должна находиться в зоне возможной жизни своей звезды (Habitable zone) — то есть там, где её среднегодовая температура будет около нуля градусов, что даст возможность существованию воды в жидком виде. Орбита её, как и орбиты всех остальных планет системы, должна быть близкой к окружности — кстати сказать, малая величина эксцентриситета орибиты — скорее исключение, чем правило. Предпочтительно, чтобы планета не была обращена к материнской звезде лишь одной стороной, что вызывает чрезмерный перегрев одной стороны и охлаждение другой, а следовательно, сильнейшие ветры — как это вполне может происходить на «близнеце» Земли у звезды Глизе 581.

В плане создания благоприятных для жизни условий происхождение и эволюция Солнечной системы уникальны. Исследуя другие планетные системы, находящиеся на разных этапах своего развития, несложно выявить немало особенностей её генезиса.

Планета, движущаяся в допланетном диске, немного напоминает пылесос, собирая пыль частично на своей поверхности, частично — в кольцах подобных кольцам Сатурна. Фото: NASA/JPL-Caltech


В настоящее время большинство ученых, занимающихся вопросами происхождения Солнечной системы и, в частности, Земли, то есть космогонией, придерживаются теории, созданной Отто Юльевичем Шмидтом (1891–1956) в 1950-е годы и модифицированной его последователями. В соответствии с ней планеты и другие тела образовались в газово-пылевом протопланетном облаке, имевшем форму диска и вращавшемся вокруг Солнца. Если во времена Шмидта газово-пылевой диск был не более чем гипотезой, в последние десятилетия такие диски открыты у многих молодых звезд типа &豼 Тельца, и у некоторых звезд главной последовательности. Так, согласно недавним наблюдениям американских ученых Калифорнийского университета в Лос-Анджелесе, на орбитах звезд в скоплении Плеяд как раз сейчас может идти процесс образования планет из такого облака. Например, вокруг звезды HD23514 обращается в сотни тысяч раз больше пыли, нежели вокруг Солнца.

Правда, вызывает разногласия происхождение такой туманности: со времен Канта (Immanuel Kant, 1724–1804) и Лапласа (Pierre-Simon, marquis de Laplace, 1749–1827) считалось, что Солнце и планеты были образованы из одного и того же облака. Однако различный их состав, а главное, несоответствие массы Солнца и планет и количества их движения противоречит такой гипотезе. Шмидт выдвинул «гипотезу захвата», согласно которой Солнце «ворует» вещество для протопланетного облака во время встречи с галактической темной туманностью, состоящей из пыли или метеоритов.

Но открытия второй половины ХХ века заставили уточнить эту гипотезу. По самым последним данным, Солнечная система появилась в результате воздействия звёздного ветра, исходящего от массивной звезды, а, например, не от газопылевого облака взорвавшейся соседней сверхновой. На таком выводе настаивает Мартин Бидзарро (Martin Bizzarro) из университета Копенгагена (University of Copenhagen) после проведения анализа изотопного состава нескольких метеоритов (в частности, содержания в них железа-60 и алюминия-26), образовавшихся в разные периоды формирования нашей системы.

По образовавшемуся протопланетному диску бегут звуковые волны — это следующий этап эволюции Солнечной системы. Из-за них в диске возникают сгущения, постепенно они уплотняются и превращаются в рой твердых тел — планетезималей, которые впоследствии послужили строительным материалом для планет. Самые крупные планетезимали становились их «зародышами». Система формировалась довольно быстро, причем из-за особенностей гравитационного взаимодействия скорость формирования планет почти не зависела от расстояния до Солнца: близкая к нему Земля нарастила 98% своей массы за 108 лет, а более удаленные Уран и Нептун — за 109.

Столкновение двух планет повлекло бы за собой образование большого количества пыли и мелких космических тел. Некоторое время тому назад считалось, что именно подобное событие повлекло гибель планеты Фаэтон между Землей и Марсом. Теперь, однако, более обоснованной считается противоположная версия: мелкие обломки и пыль — следы так и не сформировавшейся планеты, а не разрушившейся. Фото: Lynette Cook for Gemini Observatory


Эволюция гигантских Юпитера и Сатурна, содержащих в себе 82% массы всех планет, отличается от остальных: скорее всего, их рост шел в два этапа. Сначала шла аккумуляция ядер планет из твердых частиц — как у планет земной группы, а затем аккреция (присоединение) газа. Юпитер рос довольно быстро — 107 лет — он успел быстро поглотить газы из допланетного диска до того, как ультрафиолетовое и корпускулярное излучение Солнца рассеяло их в пространстве. Кроме того, как раз на расстоянии орбиты Юпитера (5,2 а.е.) в диске находился фронт конденсации водяного льда — именно из-за конденсации льдов воды и других летучих веществ рост планетезималей в районе Юпитера мог опережать рост более близких к Солнцу тел.

С быстрым ростом крупного Юпитера связана ещё одна любопытная особенность. Как известно, между орбитами Марса и Юпитера расположено много астероидов и других небольших тел, обращающихся вокруг Солнца на том расстоянии, где должна была бы находиться большая планета, согласно правилу Тициуса-Боде. Эти факты привели к появлению гипотезе о Фаэтоне — планете, якобы существовавшей между Юпитером и Марсом и разрушенной в результате столкновения с неким астрономическим телом или от гравитационного воздействия самого Юпитера. Гипотеза эта, однако, не только не подтвердилась, но была заменена на обратную: не планета была раздроблена гравитационным полем Юпитера, а, наоборот, астероиды не смогли сформироваться в единую планету (сам Шмидт писал об этом ещё в 1954 году). Формированию препятствовали возмущения Юпитера и других крупных тел из зоны питания, а также увеличение хаотических скоростей планетезималей, которые, залетая в зону астероидов и будучи крупнее последних, выталкивали их и создавали возмущения, тем самым замедляя их рост.

Возвращаясь к Земле, надо заметить, что её рост (как и рост остальных планет земной группы) в основном проходил уже при отсутствии газа протопланетного облака, а атмосфера и гидросфера выделялись при дегазации первоначально твердых планетезималей, которые попадали на нее с периферии Солнечной системы.

Многолетние геологические исследования показывают: Земля никак не могла образоваться из раскаленного газового сгустка и никогда не была расплавленной. В своей «юности» она, сформировавшись из холодных планетезималей, была холодной. Один из современных последователей Шмидта астрогеофизик Виктор Сергеевич Сафронов (1917–1999) привел доказательства тому, что она также была однородной по составу и тектонически пассивной планетой. Изучение дальнейшей истории Земли как астрономического тела тесно связано, как ни странно на первый взгляд, с изучением её геологии и геохимии.

Сафронов утверждал, что впервые плавление земных недр на уровне верхней мантии произошло под влиянием лунных приливов и распада радиоактивных элементов только через 600 млн. лет после образования Земли. Более того, этот момент он связывает с началом базальтового магматизма на Луне около 4 млрд. лет назад и появлением наидревнейших пород земной коры около 3,8 млрд. лет назад. Тогда же началось и разделение земного вещества по плотности; выделялось железо и его оксиды, образовавшие позже земное ядро. Ядро обособилось только в самом конце архея (около 2,6 млрд. лет назад), но процесс выделения земного ядра продолжается и в настоящее время.

Эволюция Солнечной системы продолжается; впрочем, продолжительность человеческой жизни несоизмерима с геологическими и тем более с астрономическими периодами, поэтому изменения в них мы почти не успеваем заметить. Однако именно последние десятилетия и даже годы помогли внести ясность в вопрос о происхождении Земли и её природе как астрономического тела. Большую роль тут сыграли новейшие технологические удачи, позволившие радикальным образом усовершенствовать методы наблюдательной астрономии. Так, планетологи NASA возлагают большие ожидания на космический аппарат Dawn, отправившийся в конце прошлого года к астероиду Весте и карликовой планете Церере из пояса астероидов. Считается, что их исследование поможет прояснить детали происхождения и других астрономических тел и даже «переписать учебники астрономии». Другой космический аппарат «Cassini» исследует в настоящее время Сатурн и его спутники.

Создается впечатление, что мы живем в очень интересное время: создаваемые веками гипотезы и теории возникновения планет и систем, подобных и не подобных Солнечной, с помощью современных телескопов и технологий наблюдений, могут быть оспорены или подтверждены — доказательно.

Астрономы из Йельского университета (Yale University), США, обнаружили в отдаленной части Вселенной девять необычно маленьких, но в то же время сверхплотных ранних галактик, сообщает Science Daily. Они имеют протяженность всего лишь в 5 тыс. световых лет (длина Млечного пути – 100 тыс. световых лет), но количество звезд в них в десятки раз больше, чем в современных галактиках. Ответа, почему в столь небольших галактиках концентрация вещества достигла таких масштабов, у специалистов пока нет.

Из-за отдаленности и малых размеров находки можно заметить лишь в телескоп «Кек» (Keck) в обсерватории «Мауна Кеа» (Mauna Kea), расположенной на Гавайях, и космический телескоп «Хаббл» (Hubble). Возраст открытых галактик составляет 11 млрд лет, то есть они существовали тогда, когда Вселенной было всего 3 млрд лет от роду. По словам Питера Ван Доккума (Peter van Dokkum), одного из автора работы, опубликованной в Astrophysical Journal Letters, за это время они должны были вырасти по крайней мере в пять раз.

Недавно с помощью телескопа Hubble, на днях отметившего 18-летие, удалось обнаружить также самую старую галактику во Вселенной, возраст которой составляет 13 млрд лет.