Ваш дом полон космической пыли

Занимаясь уборкой у себя дома, вы с помощью пылесоса скорее всего собираете космическую пыль. Я - серьезно. Это та же самая пыль, которая когда-то была частью комет и астероидов. Вы замечаете эту пыль в слабом мерцании, которое она создает перед восходом солнца и после его заката. Ежегодно около 40 тысяч тонн космической пыли попадает на Землю.

В то время как этот факт, судя по всему, не подвергается сомнению, существует немало противоречивых мнений по поводу того, откуда берется эта пыль. Нам известно о том, что большая ее часть опускается на нашу планету по нисходящей спирали из межпланетного пылевого облака - широкой дискообразной полосы пыли, формирующейся вокруг солнца. Но где же именно образуется эта пылевое облако?

Как показывают проведенные в последнее время исследования, более 10% этой пыли приходит с астероидов, тогда как большая ее часть образуется на кометах из семейства Юпитера. Вероятнее всего, они входят во внутреннюю Солнечную систему в результате столкновения с другими кометами в поясе Койпера (Kuiper belt), наиболее значительного кометного пояса, располагающегося за планетой Нептун.

Когда космическая пыль падает на Землю, она может стать причиной метеоритного дождя (падающие звезды), образование которого зависит от ее размера и общего количества. На самом деле, Персеиды и Леониды, ежегодные метеоритные потоки, образуются при входе Земли в полосу пыли, оставленную кометами Свифта-Туттля (Swift-Tuttle) и Темпеля-Туттля (Tempel-Tuttle). Космическая пыль перемещается с высокой скоростью, которая временами превышает 150 тысяч километров в час. Она уменьшается в результате воздействия земной атмосферы, однако напряжение, образующееся на ее крупных частях, достаточно большое для того, чтобы они сгорели, образовав при этом световую вспышку. Более мелким частям пыли везет больше. Они способны справиться с внезапным изменением давления при входе в атмосферу Земли, и поэтому они достигают ее поверхности.




НАСА постоянно использует специальный летательный аппарат ER2, исследовательскую версию шпионского самолета U2, для сбора космической пыли на стратосферных высотах (около 20 километров, то есть примерно вдвое больше обычной высоты коммерческих полетов). Техника сбора пыли не является особо сложной. На крейсерской высоте в стратосфере пилот открывает специальные отсеки под крыльями - так называемые липкие панели, - которые и собирают космическую пыль. А уже на земле специалисты НАСА используют особо чистую лабораторию для того, чтобы извлечь космическую пыль из коллекторов и передать ее для исследования ученым, в том числе и мне.


Мои исследования сосредоточены вокруг именно этих частиц пыли, поскольку они предоставляют великолепную возможность для изучения комет. Еще один метод состоит в запуске к комете специального космического аппарата, который должен вернуться на Землю после прохождения через хвост кометы, состоящий из частиц льда и пыли, или даже после посадки на ее поверхность. Пока была осуществлена всего одна миссия такого рода - проект НАСА «Звездная пыль» (Star Dust).


Полеты к солнцу, несмотря на их высокую стоимость, представляют собой возможность сбора наиболее чистых образцов солнечной системы из числа тех, которые мы когда-либо сможем исследовать. Космический аппарат выступает в данном случае как кокон, защищающий взятые образцы во время полета в космическом пространстве, а также от исключительно высоких температур при входе в земную атмосферу, тогда как при отсутствии подобной защиты в собранных образцах могут произойти необратимые изменения.

Кометы содержат в себе первичную пыль, из которой образовалась наша Солнечная система, и, поскольку на протяжении всего своего существования эти частицы оставались на очень далеком расстоянии от солнца, они создают эффект глубокой заморозки, сохраняя таким образом пыль, возраст которой составляет миллиарды лет. Изучая подобную пыль, мы получаем возможность совершить путешествие назад во времени - к моменту начала образования Солнечной системы. Это необходимо для понимания состава всего того, что нам известно, в том числе ранней органической материи и воды.




Органическая материя - химические соединения, содержащие углеродно-водородные связи, существуют практически повсюду во вселенной. Один из главных вопросов состоит в том, могут ли органические соединения попадать на планеты и создавать там основы для жизни. Мы все еще не знаем точно, каким образом появилась жизнь на Земле. Если это произошло именно так, как мы предполагаем, то в таком случае кометы и астероиды являются неплохими кандидатами на выполнение функции транспортных средств.

То же самое относится к воде. На Земле ее предостаточно, но мы не знаем, появилась ли она в результате столкновения астероидов и комет с нашей планетой или она с самого начала на ней присутствовала, и ответ на этот вопрос мы пытаемся получить с помощью собранных вблизи комет образцов космической пыли.

В ходе недавно проведенного исследования я измерила различные формы соединений водорода, углерода, азота и кислорода в кометной пыли, собранной с помощью аппаратов НАСА. Соотношение между различными элементами позволяет получить данные о том, где эта комета образовалась по отношению к солнцу. Полученные данные предоставляют нам также возможность судить об условиях существования кометы. Например, мы можем получить информацию о том, подвергалась ли она воздействию высоких температур, что было бы свидетельством прохождения ее траектории вблизи солнца.


Подобные образцы пыли позволяют нам сложить еще несколько частей сложного пазла, который представляет собой космическую систему, а также помогают понять, где и когда образовались планеты и, кроме того, каким образом горячая вода и органическая материя встраиваются в эту картину. В течение моей жизни мы не сможем полностью решить эту головоломку, однако продолжение изучения образцов, возвращенных из глубин нашей солнечной системы, помогает нам продвигаться вперед в понимании того, откуда мы сами пришли.

Перевод: ИноСМИ