Какой вклад в современную астрономию внесли Лев Толстой и Джонатан Свифт, почему полное солнечное затмение — роскошь, которой мы довольно скоро (по космическим меркам) лишимся, и что ждет гипотетических обитателей ультрахолодного красного карлика в конце времен? Ответы на эти (далеко не праздные, хотя и способные показаться таковыми) вопросы можно найти в книге американского астронома Эрика Асфога, повествующей об истории и особенностях разных небесных тел. Игорь Перников выбрал из нее десять любопытных фактов в рамках совместного проекта «Горького» и премии «Просветитель».

Эрик Асфог. Когда у Земли было две Луны: Планеты-каннибалы, ледяные гиганты, грязевые кометы и другие светила ночного неба. М.: Альпина нон-фикшн, 2021. Перевод с английского Виктории Краснянской. Содержание

1. Даже в названиях дней недели можно найти отголоски древних верований

С древнейших времен человечество пыталось осмыслить цикличность времени. Это осмысление нашло свое отражение в делении времени на годы, месяцы, недели, дни, часы, минуты, секунды и так далее. Не менее важным было соотношении временных циклов и движения астрономических тел, которые в древних культурах традиционно наделялись божественной природой. На первый взгляд, сегодня все это имеет довольно слабое отношение к повседневности, но на самом деле рудиментарно все еще присутствует в тех или иных аспектах быта разных народов. Например, название дней недели на английском языке имеет астрономически ассоциации с уклоном в скандинавскую мифологию:

«Sunday (воскресенье — Sun’s day, „день Солнца”), Monday (понедельник — Moon’s day, „день Луны”), Tuesday (вторник — Tiu’s day, „день Тиу”, то есть Марса), Wednesday (среда — Odin’s day, „день Одина”, то есть Меркурия), Thursday (четверг — Thor’s day, „день Тора”, то есть Юпитера), Friday (пятница — Freya’s day, „день Фрейи”, то есть Венеры), Saturday (суббота — Saturn’s day, „день Сатурна”)».

2. В древности лунный календарь подчинялся только жрецам

Лунный календарь всегда был очень важен для сельского хозяйства, а также для религиозных церемоний самых разных культур. При этом с ним много сложностей: он активно сопротивляется попыткам его зафиксировать. Обычно в год бывает двенадцать полнолуний, но после двенадцатого полнолуния в календарном году остается еще примерно одинадцать «лунных» дней (полный лунный цикл составялет примерно 29,5 суток). Да и сам календарный год, как известно, не так прост: после 365 дней остается где-то четверть суток, что приводит к появлению високосных годов и прочих нюансов. В древности справляться с этими дополнительными днями и часами и решать, как собрать все это в единое целое, были призваны жрецы. Первые храмы одновременно являлись и обсерваториями, ориентированными по орбите и направлению вращения Земли.

3. Небесные тела поглощают друг друга с пугающей регулярностью

В древнегреческой мифологии титан Кронос (Уран) пожирал своих детей до тех пор, пока не был побежден Зевсом. В современной астрономии существует схожая гипотеза относительно планет Солнечной системы. Считается, что когда-то в Солнечной системе было больше планет, чем сейчас, но часть из них были поглощены газовыми гигантами (Юпитером и Сатурном) или Солнцем, а еще часть — Ураном или Нептуном. Так, существует гипотеза, согласно которой существовало еще два или три гиганта, по массе примерно равных Нептуну, но они были поглощены Солнцем или выброшены из системы скитаться по Галактике. Таким образом, планетарное многообразие Солнечной системы — это вопрос того, что у нас осталось: ни одной обыкновенной планеты мы не наблюдаем. Почти каждое из когда-либо существовавших тел поглощено более крупными; оставшиеся — это счастливчики, необычные уже тем, что они выжили.

Метеорит марсианского происхождения ALH 84001. 6 августа 1996 года ученые NASA заявили о том, что метеорит может содержать доказательства следов жизни на Марсе. Источник
 

4. Некоторые метеориты имеют лунное происхождение, а некоторые прибыли с Марса

Говоря коротко, достигающие поверхности Земли лунные камни выбиваются упавшими на Луну метеоритами. Как правило, такие камни имеют магматическое происхождение и несут следы ударов, полученных и за время пребывания на Луне, и в момент столкновения, в результате которого они были выброшены в космос. Многие из них повреждены космическими лучами и несут ионы солнечного ветра, из чего можно сделать вывод о целых геологических эрах, проведенных ими на поверхности лишенного атмосферы небесного тела. Сегодня общий вес таких метеоритов, найденных на Земле, достигает трехсот килограмм. Обычно они обнаруживаются внутри ледяных щитов и в песчаных пустынях — если метеорит приземлится там, где много земных камней, он, скорее всего, просто затеряется.

Но кроме Луны на Землю попадают метеориты с Марса. Отправляются в космическое путешествие они по тому же принципу, что и лунные камни, то есть в результате столкновения с другими метеоритами. На данный момент тех марсианских камней, что хранятся в музеях, хватило бы, чтобы заполнить садовую тачку — и они скопились всего за несколько прошедших веков. Так что, оглядываясь в прошлое, можно предположить, что за всю историю Земли на нее попали миллиарды тонн камней, выбитых кометами и астероидами с марсианской поверхности.

5. Вода определила структуру Солнечной системы

Вода — одно из самых часто встречающихся химических соединений во вселенной. Все дело в обычной статистике и таблице Менделеева:

«Водород, имеющий единственный протон, — самый распространенный элемент во Вселенной, а следующий за ним — это гелий с двумя протонами. Они сформировались в ходе Большого взрыва. Кислород идет третьим: его стало куда больше после того, как взорвались ядра первых гигантских звезд. Таким образом, одно из самых часто встречающихся химических соединений — это вода, H2O».

Более того, не только жизнь, как считается, произошла из воды, но и сами планеты Солнечной системы со временем сформировались из газообразной протопланетной туманности, в которой из-за низкого давления вода существовала в виде пара, местами кристаллизуясь. На больших расстояниях (свыше двух или трех астрономических единиц) от Солнца вода могла конденсироваться в иней, и он, возможно, образовал зародыши так называемых кометезималей, отдаленных предков комет. Ближе к Солнцу температура была выше, так что там конденсировались в основном силикаты, образовывая состоящие из горных пород планетезимали (зародыши будущих планет). Эта идея «ледяной линии» обрела популярность в качестве основы для понимания того, почему ближе к Солнцу расположены землеподобные планеты, состоящие из горных пород, а дальше от него — газовые и ледяные гиганты, а также ледяные карлики.

Протопланетная туманность в объективе телескопа «Хаббл». Источник: NASA Goddard
 

6. Как связаны «Анна Каренина» Льва Толстого и принцип формирования Солнечной системы? Все дело в аккреции

Аккреция — процесс увеличения небесного тела путем гравитационного притяжения материи из окружающего пространства. Аккреция играет ключевую роль в формировании звездных систем. У этого процесса есть свои нюансы. Для их прояснения ученые используют эпиграф из романа Льва Толстого «Анна Каренина»: «Все счастливые семьи похожи друг на друга, каждая несчастливая семья несчастлива по-своему», что в переводе на язык статистики значит: если отсутствие любого из нескольких факторов приводит к провалу, успех требует, чтобы все эти факторы имелись в наличии одновременно. Таким образом, говоря о формировании звездных систем, мы получаем следующий принцип: «Все прошедшие аккрецию планеты похожи друг на друга, но каждая не прошедшая аккрецию планета уникальна в том, как именно она не прошла аккрецию». Пример не прошедшей аккрецию планеты — Меркурий, в более мелком масштабе — разнообразные астероиды Главного пояса.

«Согласно принципу Анны Карениной, планетный эмбрион может иметь любое количество встреч самого разного типа с более крупными планетами, при условии, что при каждой встрече он избегает аккреции. Альтернативный вариант — он никогда не встретился с более крупной планетой, которая поглотила бы его, либо потому, что сам является самой крупной планетой в округе, либо потому, что его орбита динамически изолирована».

7. Джонатан Свифт описал спутники Марса задолго до их открытия

Спутники Марса были открыты в 1877 году американским астрономом Асафом Холлом, который воспользовался только что построенным 66-сантиметровым телескопом-рефрактором Военно-морской обсерватории США. Холл дал спутникам названия Фобос и Деймос в честь двух преданных и кровожадных сыновей бога войны Ареса. Но удивительным образом оба спутника Марса за полтора столетия до их открытия были описаны Джонатаном Свифтом в «Путешествиях Гулливера». При этом описание Свифта оказалось достаточно близким к реальному движению Фобоса и Деймоса: в книге говорится, что внутренний спутник обращается на расстоянии трех марсианских радиусов от центра планеты каждые десять часов. В действительности орбита Фобоса проходит на расстоянии 2,8 радиуса, а его период обращения равен восьми часам. Внешний спутник у Свифта отстоит от Марса на 5 радиусов, тогда как Деймос — на 6,9. Одним из возможных объяснений такого совпадения считается интерес Свифта к сочинениям Кеплера, который за век до Свифта предполагал у Марса два спутника под влиянием нумерологии (если у Земли один спутник, у Юпитера — четыре, то Марс, находящий между ними, должен иметь два) — и был совершенно прав.

8. Обитатели системы TRAPPIST-1 могли бы стать лучше нас, если бы существовали

Вокруг звезды TRAPPIST-1 находится планетарная система, три планеты которой гипотетически могут быть обитаемыми. TRAPPIST-1 представляет собой красный карлик спектрального класса M8 V. Это значит, что он не потухнет триллионы лет, то есть, на несколько порядков дольше, чем существует Вселенная. Динамическая стабильность его планет гарантирована на сотни миллиардов лет вперед. Таким образом, основной риск для них — это появление какого-то чужака извне (бродячей планеты). А если на одной из планет звезды TRAPPIST-1 существует жизнь, то у нее есть все шансы пройти в тысячу раз больше этапов развития, чем у жизни на Земле:

«Если она все еще не зародилась, ей некуда торопиться. Может, к моменту гибели Вселенной она достигнет там в некотором роде совершенства. Пять миллиардов лет спустя, подняв головы к своему ночному небу, жители этого мира увидят, как наше Солнце превращается в красный гигант, а потом выбрасывает красивую туманность; позже про него забудут, и оно станет еще одной потерянной звездой в их исчезающих созвездиях. Система TRAPPIST-1 и другие системы, обращающиеся вокруг красных карликов, продолжат жить, пока более яркие звезды, такие как Солнце, будут одна за другой вспыхивать ослепительным светом и гаснуть навсегда. Через 100 млрд лет в состарившейся и опустевшей Вселенной, возможно, все еще будет биться пульс жизни — чрезвычайно развитой жизни, обитающей около этих выносливых маленьких звезд».

Планетарная система звезда TRAPPIST-1 в представлении художника. Согласно ученым, на любой из этих планет может быть вода в жидком виде. Источник: NASA/JPL-Caltech
 

9. Солнцу всего двадцать космических лет, но это очень много

С момента своего зарождения Солнце сделало двадцать оборотов вокруг центра Млечного Пути, то есть прошло двадцать космических лет, что и составляет нынешний возраст нашего светила. При этом примерно равный космическому году отрезок времени — 250 миллионов лет — требуется горячей отвердевшей мантии Земли, чтобы полностью перевернуться на конвейерной ленте тектоники плит, которая обеспечивает планетарный теплообмен. Впервые она была описана немецким геофизиком Альфредом Вегенером как процесс распада суперконтинента под названием Пангея. Он предложил довольно скандальную идею: собрать существующие континенты, как части детской мозаики, за что был сперва поднят на смех, но в итоге оказался прав.

10. В будущем полное солнечное затмение станет невозможным

Луна образовалась миллиарды лет назад. Существуют разные гипотезы ее возникновения, ни одна из которых не может считаться до конца верной. Но одно известно совершенно точно: со времени своего возникновения видимый размер Луны уменьшался, пока она по спирали удалялась от Земли. При этом вышло так, что последний миллион лет Луна имеет примерно тот же угловой размер, что и Солнце, — что и обеспечивает возможность полного солнечного затмения, случающегося время от времени. На самом деле тут нет ничего естественного, а даже наоборот — ситуация, когда вокруг планеты обращается спутник точно с тем же кажущимся диаметром, что и ее звезда, в космосе довольно редка. Но еще через несколько миллионов лет Луна будет обращаться так далеко, что начнет казаться меньше Солнца, и славная эпоха полных солнечных затмений уйдет в прошлое.