Планета Фаэтон

В книге под названием «Метаморфозы», написанной знаменитым древнеримским поэтом Овидием, рассказывается следующая история.

«Когда-то, давным-давно, в незапамятные времена, у Гелиоса — бога Солнца — был сын, по имени Фаэтон. Однажды один из родственников Фаэтона, насмехаясь над ним, сказал:

— Не верю я, что ты сын лучезарного бога Гелиоса. Мать обманула тебя. Ты простой смертный.

Обиделся Фаэтон и, разгневанный, побежал во дворец бога Солнца. Изумителен был этот дворец: дивно украшенный золотом, серебром и драгоценными камнями, он искрился всеми цветами радуги. На великолепном троне в пурпурной одежде восседал сам Гелиос.

Пал к его ногам Фаэтон и рассказал ему о своей горькой обиде.

— Не плачь, Фаэтон, — сказал Гелиос, — мать не солгала тебе. Ты мой сын и, если сомневаешься еще в этом, проси у меня что хочешь — клянусь, ни в чем тебе не откажу.

Не задумываясь, пылкий юноша попросил своего отца разрешить ему прокатиться по небу на той огненной колеснице, на которой каждый день ездил Гелиос.

Ужаснулся лучезарный бог безумному желанию своего сына. Стал он уговаривать Фаэтона отказаться от своей просьбы.

— Подумай сам, — убеждал его Гелиос, — небесная дорога трудна и опасна. Вначале она так крута, что даже мои крылатые кони едва взбираются по ней. Посередине она идет так высоко над Землей, что даже мной овладевает страх, когда оттуда смотрю я на Землю. В конце же пути дорога стремительно опускается к священным берегам Океана, и никто, кроме меня, не сможет удержать несущуюся вниз колесницу. Много и других ужасов ждет тебя, сын мой. Если ты уклонишься в сторону со своего пути, тебя растерзает яростный Лев, или пронзит рогами разъяренный Телец, или, наконец, ты станешь жертвой чудовищного Скорпиона. Останься на Земле, посмотри на окружающий тебя мир как он прекрасен! Ведь ты же просишь не награду, а страшное наказание!

Но не послушался Фаэтон отца, ни за что не хотел он отказаться от своей просьбы. И тогда Гелиос приказал вывести золотую огненную колесницу, запряженную крылатыми конями, и, сокрушаясь, посадил в нее Фаэтона.

Еще один миг — и крылатые кони вознесли неразумного юношу в безбрежное небо. Чувствуют кони неуверенную руку молодого ездока и тянут в сторону с привычной дороги. А Фаэтон не знает, где правильный путь, он уже не в силах управлять конями. Взглянул он на Землю и ужаснулся — так высоко вознесли его крылатые кони. А кругом виднеются страшные небесные чудовища и среди них шевелится покрытый ядом Скорпион.

Обезумев от страха, Фаэтон бросает вожжи. Крылатые кони, почуяв свободу, понеслись еще быстрей. То взвиваются они к самым звездам, то, опустившись, несутся почти над самой Землей.

Заполыхало все кругом от дышащей нестерпимым жаром огненной колесницы. Гибнут большие, богатые города. Горит Кавказ и другие покрытые лесами горы.

Моря начинают пересыхать, и мучительно страдают от зноя живущие в них боги.

Разгневался тогда величайший из богов, Зевс Громовержец. Грозно взмахнул он рукой и бросил сверкающую молнию в огненную колесницу.

Рассыпалась на куски золотая колесница, разбежались в стороны крылатые кони, а несчастный Фаэтон с горящими на голове кудрями ринулся с небесных высот на Землю подобно падающей звезде.

В глубокой скорби закрыл свое лицо бог Гелиос, а убитая горем мать Фаэтона отправилась на розыски тела погибшего сына. Она нашла его в одной из северных стран, на берегу огромной реки Эридан, где и доныне плачут стройные тополи, а их слезы — смола, — падая в студеную воду, застывают и превращаются в прозрачный янтарь».

Такова легенда о Фаэтоне — одна из наиболее красивых и поэтичных легенд древности.

Не исключена возможность, что в основу этого мифа положено некоторое действительное событие, произошедшее много веков назад.

Сходство Фаэтона с «падающей звездой» заставило некоторых исследователей предположить, что этим именем был назван какой-нибудь древний упавший на Землю метеорит.

Легендарные «северные страны» и «река Эридан», на берегах которой образуется янтарь, напоминают берега Балтийского моря. Как известно, на острове Саарема (Эстонская ССР, против устья Западной Двины) имеются семь крупных метеоритных кратеров, заполненных в настоящее время водой. Они образованы осколками метеорита, упавшего на Землю тысячи лет назад. Существует мнение, что Сааремский метеорит и был прототипом легендарного Фаэтона.

Нет необходимости останавливаться на разборе этой оригинальной гипотезы, которая скорее относится к области литературных, чем астрономических изысканий. Если даже легенда о Фаэтоне имеет иное происхождение, важно другое. Прошлое метеоритов, по всей вероятности, так же трагично, как судьба Фаэтона. Они произошли в результате какой-то грандиозной катастрофы, и в этом смысле метеориты могут считаться вестниками «гибели миров». Обосновать высказанное утверждение можно многими фактами.

Орбита Сихотэ-Алинского метеорита.

Прежде всего, твердо установлено, что между падающими на Землю «небесными камнями» — метеоритами и малыми планетами — астероидами нет принципиального различия. И те и другие представляют собой самостоятельные спутники Солнца, обращающиеся вокруг него подобно Земле и другим большим планетам. Правда, в отличие от почти круговой орбиты Земли пути, описываемые метеоритами вокруг Солнца, являются сильно вытянутыми эллипсами.

Примером таких орбит может служить эллипс, по которому двигался в пространстве до своего столкновения с Землей Сихотэ-Алипский метеорит.

Встреча двух космических тел произошла в точке пересечения их орбит. Если бы одно из них находилось в этот момент в другой точке своей орбиты (что происходило до роковой катастрофы, возможно, в течение многих миллионов лет), мы ничего бы не знали о существовании Сихотэ-Алинского метеорита. Обладая массой в сотни тонн, он имел поперечник всего в несколько метров и на большом расстоянии от Земли вовсе был бы невидим.

Известны случаи, когда с нашей планетой сталкивались более крупные метеориты. Так, например, Тунгусский метеорит должен был весить много тысяч тонн. Еще крупнее был метеорит, образовавший недавно открытый Лабрадорский метеоритный кратер поперечником 3,5 километра.

Таким образом, поверхность Земли имеет «шрамы», свидетельствующие о столкновении ее с космическими телами, вес которых достигал тысячи тонн, а поперечник измерялся многими метрами. Как и Сихотэ-Алинский метеорит, все они пришли на Землю из той области солнечной системы, где обращаются вокруг Солнца многие тысячи карликовых планет.

Огромное большинство астероидов действительно карлики. В 1937 году вблизи Земли пролетел астероид Гермес поперечником всего 400 метров! Такая, с позволения сказать, планета ничем не отличается от гигантского метеорита. Мы бы так и назвали Гермес, если бы он не проскочил мимо Земли, а упал на ее поверхность.

Нет никакого сомнения, что среди астероидов имеются и такие, диаметры которых измеряются не сотнями, а десятками метров и даже метрами. От мельчайших метеорных тел весом в граммы и миллиграммы, порождающих явление «падающей звезды», и до крупнейшего из астероидов — планеты Цереры поперечником 768 километров — есть непрерывный переход, непрерывная цепочка одинаковых по природе тел. Главное различие их заключается лишь в размерах и массе.

В мире планет все: относительно. В сравнении с крупнейшей из планет — Юпитером — Церера выглядит, как песчинка в сравнении с арбузом. Но та же Церера становится исполином в отношении хотя бы Сихотэ-Алинского метеорита, который до столкновения с Землей имел все основания считаться малой планетой.

Спор может идти лишь о названиях. Малая планета, столкнувшись с Землей, становится в нашем представлении и в нашей терминологии метеоритом. Наоборот, если бы метеорит по каким-нибудь причинам уклонился от столкновения с Землей, мы бы такое небесное тело считали малой планетой.

Не следует, однако, думать, что любая из малых планет может стать метеоритом. Наиболее крупные из астероидов- Церера, Юнона, Веста, Паллада и другие — имеют орбиты, мало отличающиеся от окружностей. Они постоянно обращаются вокруг Солнца между орбитами Марса и Юпитера, а потому столкнуться с Землей, естественно, не могут.

Наоборот, среди небольших астероидов нередко встречаются такие, у которых орбиты представляют собой весьма сильно вытянутые эллипсы.

Вот, например, удивительная малая планета Икар, открытая 26 июня 1949 года. Ее путь вокруг Солнца напоминает по своей форме орбиты некоторых из комет.

Благодаря необычной вытянутости орбиты Икар может подходить к Солнцу почти вдвое ближе, чем Меркурий, между тем как в наиболее удаленной от Солнца точке своей орбиты Икар оказывается между Марсом и Юпитером.

Расчеты показывают, что, пролетая вблизи Солнца, Икар сильно нагревается. Температура его поверхности повышается тогда, по-видимому, до 627 градусов выше нуля, так что раскаленная докрасна эта поверхность должна светиться слабым красным светом. Зато вдалеке от Солнца Икар становится холоднее тающего льда.

Среди астероидов есть такие, которые могут удаляться от Солнца на расстояния, превышающие радиус орбиты Юпитера. К их числу относится астероид Гидальго. Орбита его сильно вытянута и ее. плоскость наклонена к плоскости орбит главных, больших планет под углом, близким: к 43 градусам.

Размеры орбиты Гидальго так велики, что в наиболее удаленной ее точке этот астероид уходит от Солнца почти на такое же расстояние, как Сатурн. Зато и подойти близко к Солнцу Гидальго не может — наикратчайшее расстояние между этими двумя космическими телами почти вдвое больше расстояния от Земли до Солнца.

Самыми, пожалуй, удивительными орбитами обладают троянцы — так именуют астрономы группы из пятнадцати астероидов, являющихся своеобразными конвоирами Юпитера. Находясь от Солнца в среднем на том же расстоянии, что и Юпитер, они обращаются вокруг Солнца почти с тем же периодом, как и величайшая из планет.

Десять астероидов «шествуют» впереди, пять — позади, причем в каждый момент Солнце, Юпитер и его «конвоиры» находятся в вершинах двух равносторонних треугольников. Удивительным астероидам присвоены имена героев Троянской войны — Ахиллес, Гектор, Агамемнон, Одиссей и другие, поэтому их и называют троянцами.

Возможность такого необычного движения была теоретически обоснована знаменитым французским математиком Лагранжем (XVIII век). Он доказал, что при движении одного небесного тела вокруг другого существуют две так называемые либрационные точки, обладающие тем свойством, что помещенное в любую из этих точек третье тело будет находиться в устойчивом равновесии. Иначе говоря, в данном случае, по расчетам Лагранжа, три тела должны образовать равносторонний треугольник, вращающийся вокруг одной из своих вершин.

Лагранж не знал о существовании троянцев — они были обнаружены лишь в начале XX века. Поэтому решенную им задачу о движении трех тел Лагранж рассматривал как любопытный математический результат, имеющий лишь теоретическое значение. Но, как это нередко бывает, природа оказалась богаче, чем предполагали. Теоретические движения трех отвлеченных «материальных точек» реально осуществляются в нашей солнечной системе.

Если бы троянцы оказались в какой-нибудь из либрационных точек, их движение было бы строго таким, как рассчитал Лагранж. На самом же деле совпадения нет, и, находясь вблизи либрационных точек, троянцы колеблются около положения устойчивого равновесия» подобно качающемуся маятнику.

— Конечно, сходство здесь весьма общее. Периодические орбиты, которые описывают троянцы около точек либрации, очень сложны, причем некоторые из троянцев могут удаляться от этих точек на десятки миллионов километров. Но в целом троянцы все же производят впечатление конвоиров, так как каждая из групп в среднем занимает неизменное положение относительно Солнца и Юпитера.

Троянцы — крупные астероиды. Большинство из них имеет поперечник свыше 100 километров, а диаметр наибольшего из троянцев — Патрокла — достигает 272 километров.

Слово «астероид» означает «звездоподобный». Действительно, в телескопы подавляющее большинство карликовых планет кажутся движущимися звездочками. Но звездочки эти обладают любопытной особенностью. Блеск многих из них заметно колеблется, иногда периодически, иногда как будто весьма сумбурно и беспорядочно. Заметим, что во всех случаях эти изменения яркости происходят совсем не так быстро, как, например, мерцание обычных звезд, — они растягиваются на многие часы.

Астероиды — тела холодные, несамосветящиеся. Как и у других планет, их блеск объясняется отражением падающих на их поверхность солнечных лучей. Поэтому колебания яркости астероидов могут быть вызваны сочетанием трех причин. Во-первых, многие из небольших астероидов имеют неправильную осколочную форму. Они напоминают собой исполинские камни с неровной угловатой поверхностью. Во-вторых, астероиды, по-видимому, вращаются вокруг оси, как и большие планеты. В-третьих, наконец, их поверхность в различных частях имеет, по-видимому, разную окраску, то есть состоит из пород, по-разному отражающих солнечный свет.

Вот теперь и представьте себе, что такой камень или, скорее, гора, освещаемая солнечными лучами, наблюдается с Земли. К нам астероид поворачивается то более широкой, то более узкой своей частью. В первом случае он будет казаться ярче, во втором — бледнее.

Кроме, того, если поверхность его пятниста, то это обстоятельство может только усилить изменчивость, блеска астероида.

Такие объяснения н общем соответствуют, наблюдаемым фактам. Но, увы, только «в общем». В отдельных же случаях колебания блеска астероидов носят пока еще загадочный характер. Вот, например, загадка Эрота.

Сравнительные размеры Эрота и Москвы.

Карликовая планета Эрот была открыта еще в 1901 году. Уже наблюдения в первые месяцы обнаружили значительные колебания ее блеска. За два с половиной часа блеск Эрота изменялся более чем в шесть раз.

Вскоре выяснилось, что эта своеобразная сигнализация из мирового пространства гораздо сложнее, чем строго периодические «подмигивания» какого-нибудь земного маяка. Оказалось, что в изменениях блеска Эрота есть два периода: один, равный 2 часам 51 минуте, и другой — 2 часам 25 минутам.

Прошло еще несколько лет, и стало несомненным, что амплитуда колебаний блеска Эрота также изменяется. Бывали месяцы и годы, в течение которых блеск Эрота вообще не менялся.

Загадочное поведение Эрота возбудило к нему большой интерес. Когда в 1931 году происходило великое противостояние Эрота и он подошел к Земле на расстояние почти 28 миллионов километров, научно-популярные журналы пестрели заметками о загадочной планетке. В тот год Эрот снова стал подавать непонятные световые сигналы.

Было предложено немало гипотез для объяснения изменений блеска Эрота. Одни считали Эрот двойной планетой, состоящей из двух сигарообразных тел. Другие уверяли, что Эрот не двойная, а одиночная планета, имеющая форму груши. Третьи считали Эрот шаром, но предполагали, что на его поверхности есть пятна разного цвета и разной яркости. Были и такие гипотезы, в которых поверхность Эрота представлялась состоящей из особых зеркальных кристаллических пород. В этом случае изменение блеска Эрота объяснялось игрой солнечного света в покрывающих его кристаллах.

Ни одна из выдвинутых гипотез не может, однако, объяснить все особенности изменения блеска Эрота.

Дело осложнилось в 1939 году, когда гамбургские астрономы пришли к заключению, что центр тяжести Эрота описывает в пространстве волнообразную кривую, как бы вихляя из стороны в сторону. Пришлось предположить, что у Эрота есть невидимый спутник, который при ничтожных размерах должен обладать огромной массой. Плотность этой невидимки получилась по расчетам неправдоподобно большой. Тогда стали думать, что у Эрота два невидимых спутника, но и эта гипотеза вскоре оказалась несостоятельной.

В наиболее крупные из современных телескопов изображение Эрота кажется временами вытянутым и даже напоминающим восьмерку. Но такая форма Эрота еще не объясняет колебаний его блеска. Эта маленькая планетка, наибольший поперечник которой близок к 20 километрам, остается пока загадочным телом солнечной системы.

Укажем еще на одну загадку подобного рода. Речь идет о малой планете Бруции, изменение блеска которой замечено в 1934 году. Блеск ее меняется от года к году, не обнаруживая какой-нибудь периодичности. Загадка Бруции также требует разъяснения.

Любопытно, что искусственные спутники Земли и их ракеты-носители меняют свой блеск так же беспорядочно, как и большинство астероидов. Вызвано это теми же причинами: искусственные небесные тела не имеют правильной сферической формы и к тому же всегда врашаются вокруг некоторых осей. Разобраться в закономерности их «кувыркания» по изменениям видимого блеска — задача нелегкая. Недавно ее успешно решил одесский астроном профессор В. П. Цесевич. Метод В. П. Цесевича может быть применен и к астероидам.

Когда метеорит попадает в руки астронома, ученый в спокойной лабораторной обстановке может сравнительно легко изучить его состав и строение. Гораздо труднее получить подобные сведения об астероидах. Здесь единственной связующей нитью является тот луч света, который астероид посылает на Землю.

При умелом с ним обращении луч может рассказать многое. Разложив луч света призмой спектрографа на составные элементы, мы по спектру астероида можем узнать, каковы отражательные свойства его поверхности и даже из каких веществ эта поверхность состоит.

Не описывая подробно, как это делается, укажем лишь на конечный результат: астероиды по своему составу и своей отражательной способности ничем не отличаются от метеоритов.

Итак, в солнечной системе, кроме кольца Сатурна, есть еще одно несравненно большее кольцо — кольцо астероидов. Основная масса составляющих его «частиц»- малых планет — заключена между орбитами Марса и Юпитера. Но многие из астероидов бороздят пространство солнечной системы и за пределами астероидного кольца. Этими межпланетными «бродягами» наполнена вся область солнечной системы — между Солнцем и орбитой Сатурна.

В настоящее время открыто свыше полутора тысяч астероидов. Действительное их число несравненно больше. Большинство карликовых планет из-за ничтожных размеров и неблагоприятных условий наблюдения пока недоступно для исследования. Однако нет никаких сомнений в том, что в кольце астероидов в изобилии должны встречаться планетки поперечником в метры и даже в сантиметры. Общее их число нам неизвестно, но зато массу всего астероидного кольца определить возможно.

Идея метода проста: астероидное кольцо оказывает своим притяжением заметное влияние на движение больших планет, в особенности на Марс. Измерив величину тех неправильностей в движении Марса, которые вызваны притяжением всех астероидов, можно затем вычислить массу астероидного кольца.

Такие подсчеты приводят к любопытному результату: общая, суммарная масса астероидного кольца примерно в десять раз меньше массы Земли. Если теперь представить себе, что из всех астероидов мы слепили одну планету с такой же средней плотностью, как у Земли, то диаметр этой планеты был бы равен 5900 километрам.

Большинство астрономов считает, что такая планета когда-то и на самом деле существовала. Ей даже присвоили имя известного нам мифического героя Фаэтона.

Планета Фаэтон, по мнению этих астрономов, когда-то обращалась вокруг Солнца между орбитами Марса и Юпитера. Она была больше Меркурия, хотя и несколько, уступала по своим размерам Марсу. Возможно, что на ней существовала очень разреженная атмосфера. Может быть, Фаэтон имел на своей поверхности даже какой-то органический мир — ведь почти равный ему по размерам Марс, несомненно, обладает растительным покровом.

Схема строения Фаэтона.

А потом, сотни миллионов лет назад, с Фаэтоном произошла непонятная катастрофа — Фаэтон… взорвался!

Куски, на которые распалась эта небольшая планета, продолжали обращаться вокруг Солнца. Обладая близкими и даже, по-видимому, пересекающимися орбитами, эти осколки сталкивались друг с другом, дробились, образуя все новые и новые мелкие спутники Солнца. Такой процесс непрерывного дробления продолжался миллионы лет, и к тому времени, когда человечество, вооружившись телескопом, стало исследовать область пространства между орбитами Марса и Юпитера, оно увидело не Фаэтон, а множество карликовых планет — осколки погибшей планеты.

Гипотеза о гибели планеты Фаэтон подтверждается многими фактами.

Во-первых, среднее расстояние астероидов от Солнца равно 1,7 а. е.[2], то есть как раз тому теоретическому расстоянию, на котором в этом районе солнечной системы могла обращаться вокруг Солнца крупная планета.

Во-вторых, большинство астероидов имеет осколочную, неправильную форму, свидетельствующую о том, что они произошли в результате бурного, катастрофического распада какого-то более крупного тела.

Среди метеоритов встречаются тела различного состава и плотности. Обычно различают железные метеориты (с преобладанием железа и никеля), каменные метеориты (в которых наибольшее процентное содержание принадлежит кремнию и кислороду), а также железокаменные метеориты, имеющие промежуточный состав и строение.

Учтя, как часто падают на Землю метеориты того или иного состава, можно теоретически подсчитать, каковы могли быть состав и строение Фаэтона. Созданная таким способом модель Фаэтона оказалась сходной в общих чертах со строением больших планет.

Кроме того, детальное исследование метеоритов показало, что они могли произойти только в результате какого-то взрыва, так как минералы метеоритов носят на себе несомненные следы раздробления и воздействия высокой температуры.

По заключению академика В. Г. Фесенкова, «все говорит о том, что формирование самого метеоритного вещества происходило в недрах достаточно большой массы и в течение длительного времени, причем затем в результате какого-то внезапного процесса имело место выделение этого вещества в космическое пространство».

Метеориты имеют различный возраст — от нескольких сотен миллионов до нескольких миллиардов лет. Можно думать, что часть метеоритов возникла не сразу, при взрыве Фаэтона, а в более поздние эпохи в результате столкновения между собой осколков распавшейся планеты.

В пользу такого вывода говорят и другие факты. В кольце астероидов японский астроном Хираяма обнаружил существование нескольких семейств карликовых планет. Вычисления показывают, что планеты каждого семейства имели когда-то орбиты, которые пересекались в одной точке. Считать это пересечение простой случайностью невозможно. Значит, могло быть только одно: астероиды семейства составляли в прошлом одно тело, один осколок Фаэтона. Но этот осколок, в свою очередь, распался, а затем воздействие притяжения Юпитера и других планет так изменило орбиты, что они в настоящее время уже не пересекаются в общей точке. Процесс раздробления астероидов не закончился, а продолжается, несомненно, и в настоящую эпоху.

Итак, многие факты говорят в пользу гипотезы о Фаэтоне. Но есть ученые, которые происхождение астероидов объясняют иначе.

По мнению недавно скончавшегося академика О. Ю. Шмидта, кольцо астероидов представляет собой, так сказать, «недоделанную» планету. В области, занятой ныне астероидами, формированию единой планеты из газово-пылевого, протопланетного облака мешал Юпитер. Благодаря своему могучему притяжению он, постоянно воздействуя на движение частиц протопланетного облака, мешал их объединению в крупную планету. Кроме того, подлетавшие близко к Юпитеру частицы облака были притянуты и поглощены самим Юпитером, который тем самым «вычерпывал» вещество из зоны астероидов. Вот почему в этом районе солнечной системы возникло множество малых планет.

Объяснение, даваемое О. Ю. Шмидтом, малоубедительно. Оно оставляет неясным вопрос о том, почему астероиды имеют осколочную форму и строение, свидетельствующее о действии сильнейшего взрыва. Так же трудно признать кольцо Сатурна «недоделанным» спутником, как это утверждает О. Ю. Шмидт.

Скорее всего планета Фаэтон все-таки существовала. Может быть, даже она была очень похожа на Марс. Но что именно произошло с этой планетой, какой чудовищный взрыв привел к гибели Фаэтона, — этого пока никто не знает.

Попытки объяснить катастрофу необычно быстрым вращением Фаэтона или внезапным изменением давления в его недрах встречают непреодолимые затруднения.