Комети. Звідки вони?
Поява на небі небесного тіла з головою, що яскраво світиться, і довгим хвостом — видовище дивовижне і незабутнє. Але якщо сучасна людина знає, що цей об'єкт — одне з небесних тіл, зване кометою, і побачивши її відчуває лише почуття захоплення, то відчуття стародавньої людини побачивши хвостатих об'єктів були зовсім іншими.
Оскільки комети вважалися провісниками різного роду нещасть і бід, то й люди, побачивши їх, відчували природний жах.
Крім того, що комети наділені своєрідною красою, вони ще є і найдовшими тілами Сонячної системи. Наприклад, у комети, що з'явилася на небосхилі в 1811 році, тільки голова за обсягом у шість — вісім разів більше за Сонце. А в комети 1882 хвіст досягав Юпітера.
Зазвичай комета складається з трьох частин: ядра, в якому сконцентровано основну масу комети, голови, або «коми», і хвоста. Хвіст же, що складається з плазми, газу та диму, настільки розріджений, що в земних умовах таке середовище вважається вакуумом. І видно хвіст, як, втім, і голова комети лише тоді, коли вона наближається до Сонця.
Таким чином, комета в деякому наближенні є практично порожнім простором, або видимим ніщо. Але в серці цього «згустку вакууму» знаходиться невелике, зазвичай кілька кілометрів у діаметрі, тверде ядро, що складається із суміші різних льодів, понад 80% яких складає вода. Решта ж частина ядра представлена твердою вуглекислотою, або «сухим льодом», а також метановим та аміачним льодами та іншими замороженими газами.
Вчені, зокрема астробіологи, вважають, що речовина ядра потребує детального вивчення, оскільки в цьому гігантському «холодильнику» можуть зберігатися стародавні органічні сполуки, тобто ті, з яких виникло життя на Землі.
У кометному льоду знаходяться також пил та дрібні кам'янисті речовини. І коли комета наближається приблизно на відстань 4,5 а. е. до Сонця, температура її зовнішнього шару піднімається до -140 °С. Це призводить до того, що лід починає випаровуватися, залишаючи на поверхні ядра кірку з мікроскопічних порошин. Причому вони настільки дрібні, що їх важко розглянути навіть у лупу. Щоправда, зустрічаються і більші частинки: наприклад, піщинки та камінці.
У процесі випаровування речовини залишають комету певної послідовності. Спочатку випаровуються метан, аміак, водень та ціан, з яких формується прозора атмосфера комети – її голова. Потім виганяється вуглекислота. І завершує цей процес вода, яка вимагає свого випаровування більшої температури.
Далі гази, що випарувалися, піддаються новим «випробуванням». Тепер на них впливають кванти сонячного світла: зіштовхуючись із молекулами, вони вибивають із атомів електрони, іонізуючи їх.
Але від Сонця мчать не тільки потоки фотонів, а й сонячний вітер, що є потоком заряджених частинок, які несуть із собою уривки сонячного магнітного поля.
Зіткнувшись із головою комети, цей вітер магнітними полями, як мережами, підхоплює іони кометного газу і зі швидкістю 500—1000 кілометрів на секунду забирає їх геть від Сонця. В результаті виникає довгий і прямий, як промінь прожектора, хвіст плазми.
А оскільки на нейтральні частки газу сонячний вітер не діє, вони залишаються в межах ядра, наповнюючи голову комети, яка стає дедалі більшою.
Проходить ще якийсь час, і комета починає демонструвати справжню феєрію: з-під її коричневої кірки вириваються газові фонтани-гейзери, а від голови ллється холодне люмінесцентне свічення. При цьомукометний газ світиться так само, як розріджений газ у лампах денного світла.
Під час газових вивержень здіймаються вгору величезні султани з дрібних порошин. Кванти сонячного світла налітають на ці мікрочастинки, несучи їх геть від Сонця. В результаті з'являється вже інший хвіст — не прямий, а вигнутий, який, наче шлейф у нареченої, тягнеться за нею, дугоподібно згинаючи по орбіті.
Завдяки своїм хвостам комети можуть мати різний зовнішній вигляд: в одних хвіст з іонів, в інших з пилу; деякі мають навіть два хвости і мало не справжні «бороди».
Коли комета залітає всередину орбіти Землі, вона потрапляє до області щодо високих температур і починає сильно нагріватися. З цієї причини гейзери з газу та пилу ллються тепер безперервними струменями. Ядро в цей період щосекунди втрачає 30-40 тонн пари. У цей час відбуваються і підкіркові викиди, нагадуючи вибухи глибинних бомб.
Чим ближче комета до Сонця, тим інтенсивніше випаровується з неї крига. А газ, що випаровується, формує навколо ядра світну сферу, або кому, діаметр якої може досягати мільйона кілометрів.
Всі ці процеси поставили перед астрономами чимало питань, які поки що залишаються без відповіді: наприклад, що змушує раптом випаровуватися з глибини комети об'єм льоду заввишки 8—10-поверховий будинок, чи які сили викидають величезну кількість газу на 20—30 тисяч кілометрів?
Астрономи не сумніваються, що прилітають комети до Сонячної системи звідкись здалеку. Але звідки саме сказати точно не можуть, хоча відповіді на це питання шукають вже давно.
На цей час запропоновано кілька гіпотез походження комет. І всі вони мають свої плюси та мінуси.
Найдавніша з гіпотез була висунута ще в Середні віки. Тодіастрономи припускали, що комети з'являються під час виверження вулканів на Юпітері та Сатурні. Між іншим, ідея середньовічних вчених про вулканічну природу комет, хоч і дещо змінена, але збереглася і донині. Причому багато сучасних астрономів вважають, що ядра комет вивергають не лише самі планети-гіганти, а й їхні супутники. А доказом цієї точки зору може бути факт виявлення вулканічної діяльності на найближчому до Юпітера супутнику Іо.
Прихильники іншої гіпотези дотримуються тієї точки зору, що комети прилітають до Сонячної системи з її периферії, де на відстані 50—150 тисяч а. е. знаходиться величезне скупчення цих «хвостатих» об'єктів.
На ім'я голландського астронома Я. Оорта ця область отримала назву хмари Оорта. Передбачається, що з цієї області під впливом гравітації зірок, що знаходяться близько до Сонячної системи, комети неквапливо переміщуються до Сонця. Але згодом швидкість їхнього руху поступово зростає, і через мільйони років вони настільки розганяються, що вихором вриваються в околиці нашого світила, огинають його і знову відлітають геть.
Однак іноді трапляється, що, пролітаючи поблизу однієї з великих планет, вони піддаються її гравітаційному впливу, змінюють траєкторію польоту і, попрямувавши в глиб Сонячної системи, стають її постійними мешканцями, або періодичними кометами.
Згідно з третьою гіпотезою, комети мають міжзоряне походження. Можливо, що хмара Оорта, яка з'явилася після утворення Сонячної системи, до цього часу періодично постачає комети в міжзоряне середовище. І звідси їх «захоплюють» великі планети: наприклад, Юпітер чи Сатурн.
Але і ця гіпотеза має низку вразливих точок. Так, вона не в змозі пояснити частогопояви комет у Сонячній системі.
Таким чином, жодна з наведених гіпотез повної підтримки в астрономів не знайшла, оскільки не змогла пояснити багатьох особливостей будови, складу та руху комет. Саме тому питання про їхнє походження досі залишається відкритим.
Як доповнення, мабуть, слід і одну екзотичну гіпотезу. Ті небагато вчених, які її підтримують, вважають, що окремі комети є кораблями-розвідниками інопланетних цивілізацій, які вже понад 1000 років збирають відомості про Сонячну систему і, зокрема, про Землю.
І деякі з наявних даних начебто навіть цій ідеї не суперечать. Наприклад, рух низки комет не можна пояснити тяжінням відомими об'єктами Сонячної системи: зокрема одні комети демонструють вікові прискорення руху, інші, навпаки, уповільнення. Звідси й питання: як може неживе тіло у безповітряному просторі змінювати свою швидкість? Більше того, щоразу, перебуваючи поряд із Сонцем, комета значну частину своєї речовини витрачає на утворення хвоста. Але, зникнувши з неба, через якийсь час повертається знову! Яка причина такої сталості? Де закон збереження речовини? Очевидно, десь у космічній безодні комети зазнають невідомих і незрозумілих нам сьогодні змін.
Трохи вище, коли йшлося про гіпотези походження комет, як гіпотетична область Сонячної системи, що є джерелом цих небесних мандрівниць, згадувалася хмара Оорта. У зв'язку з тим, що сама хмара спостерігати не вдається, оскільки вона дуже розріджена, слабо освітлена Сонцем, прямі докази її існування на сьогоднішній день відсутні. Проте багато непрямих фактів вказують на те, що такий об'єкт є.
Вперше думка про існування у Всесвіті такого своєрідного «заповідника» комет була висловлена 1932 року естонським астрономом Ернстом Епіком. А трохи згодом, у 1950-х роках, ця ж ідея відвідала і нідерландського астрофізика Яна Оорта.
Астрономи вважають, що основними об'єктами хмари Оорта є водяні, аміачні та метанові льоди. Що ж до розташування хмари, то від його зовнішніх кордонів до Сонця приблизно від 50 ТОВ до 100 ТОВ а. е., тобто майже світловий рік.
Вважається, що воно складається з двох окремих областей: сферичної зовнішньої хмари, шириною від 20 ТОВ до 50 000 а.
Передбачається, що у сферичній частині хмари Оорта знаходиться кілька трильйонів кометних «зародків» — тіл, які обертаються різними орбітами і поки що жодного разу не наближалися до Сонця. Середній їхній радіус близько 1,3 кілометра, а відстань між ними кілька десятків мільйонів кілометрів. Але є там і мільярди справжніх комет, які вже побували у Сонячній системі.
Точну масу зовнішньої сфери хмари Оорта вчені назвати не можуть, хоча й припускають, що вона приблизно в п'ять разів більша за масу Землі. Що ж до маси внутрішньої ділянки — тора, то нині щодо неї немає навіть якихось ймовірних оцінок.
Якщо ж говорити про гіпотези, що пояснюють походження хмари Оорта, більшість астрономів вважають, що вона є залишком протопланетного диска, який сформувався навколо Сонця близько 4,6 мільярда років тому. А моделювання еволюції хмари Оорта показало, що його маса досягла максимального розміру через 800 мільйонів років після того, як воно сформувалося.