Планетные системы появляются только у буйных звезд

Нечасто буяны оказываются полезными при воспитании подрастающего поколения. Но, похоже, в «звёздных яслях» именно бушующие звёзды способствуют образованию планет. Появилось предположение, что ультрафиолетовое излучение, порождаемое массивными звёздами, помогает межзвёздной пыли конденсироваться в планеты вокруг обычных звёзд. Большинство звёзд рождаются в плотных скоплениях, похожих на «звёздные ясли» в туманности Ориона. Эта туманность удалена от нас на расстояние 1500 св. лет и лежит в том же спиральном рукаве Млечного Пути, что и наше Солнце. Многие молодые звёзды этой туманности окружены толстыми газопылевыми дисками, из которых вполне могли бы образовываться планеты. Однако есть некоторое количество звёзд настолько ярких, что их излучение буквально сдувает газ около других звёзд – этот процесс называется фотоиспарением. А вместе с газом может сдуваться и пыль, так что планетам становится не из чего формироваться. Однако американские астрономы Г.Троп и Дж.Балли думают по-другому. Согласно их вычислениям, из околозвёздных дисков выдувается только газ, так что с уменьшением его количества, наоборот, создаются более благоприятные условия для формирования плотных больших сгустков вещества, так называемых планетозималей. Дело в том, что на начальной стадии образования планет комки из пыли диаметром до нескольких метров должны легко разрушаться при взаимных столкновениях, так что непонятно, как они вырастают в более устойчивые образования размером до нескольких километров. Эта трудность исчезает, если предположить, что пылинкам легче объединяться вследствие взаимного гравитационного притяжения в отсутствие межзвёздного газа, давление которого ослабляет действие притяжения. До сих пор считалось, что наше Солнце родилось в одиночестве в холодном и тёмном пространстве. Однако последние наблюдения позволяют предположить, что это событие происходило так же, как и в туманности Ориона. Эта же гипотеза объясняет, почему Нептун и Уран намного меньше Юпитера и Сатурна. Фотоиспарение тем сильнее, чем ближе к периферии диска, так что туда, где как раз и находятся сейчас Нептун и Уран, сдувало больше газа. Не исключено, что и вся наша планетная система обязана своим существованием именно безумствам Солнца.

New Scientist, 14 Dec. 2004,  9

Всегда вместе

Плотность кислорода несколько выше плотности азота. Почему же эти основные составляющие атмосферы не разделяются в ней? Дело в том, что при комнатной температуре скорость молекул обоих газов очень велика – около 500 м/с, так что они часто сталкиваются друг с другом, а длина свободного пробега составляет около 70 нм. Поэтому эти молекулы перемешиваются между собой, как посетители на дискотеке, такой процесс называется диффузией. Соотношение между содержанием кислорода и азота в атмосфере зависит также от степени её спокойствия. Атмосфера вращается вместе с Землёй, её температура не одинакова по высоте – она выше у поверхности и понижается с высотой. До высот 80–120 км (гомосфера) поддерживается примерно постоянное содержание газов – 21% кислорода и 78% азота. Выше, в гетеросфере, плотность уже значительно меньше, чем у поверхности, начинается разделение газов. Свой вклад вносит и конвекция – перенос тепла. Если бы в атмосфере не было перемешивания слоёв, кислород скапливался бы в более низких слоях. Такой процесс длился бы миллионы лет, потому что из-за непрерывных столкновений друг с другом каждой молекуле требуется очень много времени, чтобы достичь поверхности Земли. Однако, достигнув её, она вновь столнётся и поднимется высоко вверх, а процесс начнётся снова. В спокойной атмосфере для каждого газа справедливо равновесное распределение количества молекул в единице объёма по высоте. Кривая этого распределения для кислорода падает с высотой круче, чем для азота, поэтому у поверхности должна быть более высокая концентрация кислорода, чем мы наблюдаем. На больших высотах воздух должен обогащаться азотом, но доминировать будут такие газы, как пары воды, неон, метан, гелий и водород. Такому положению вещей мешает циркуляция атмосферы. В очень высоких слоях, где её нет, преобладает атомарный кислород, а на высотах 600 км и более – гелий и атомарный водород. Задачу разделения атмосферных газов на малых и средних высотах можно сравнить с попытками отделить мальчиков от девочек в подростковом классе в канун летних каникул.

New Scientist, 14 Aug. 2004,  77

К звёздам!

По сравнению с предстоящей экспедицией посещения Марса, которая планируется на 2015–2020 гг., экспедиция на Луну кажется просто лёгкой прогулкой. Американское космическое агентство предполагает сделать этот проект интернациональным. Китай и Индия намереваются послать космические аппараты к Луне в 2007 г., а аппарат Европейского космического агент-ства «SMART-1» уже обращается вокруг нашего спутника (научные исследования на нём начнутся с 2005 г.). К 2014 г. предполагается создать на Луне «городок роботов», а к 2024 г. – заселить этот городок уже людьми. Сейчас подбираются подходящие места для базы, одним из которых должен стать Пик Вечного Огня вблизи лунного южного полюса.

Марс – отдельная история, мы ещё слишком мало знаем о том, какие трудности встретятся там астронавтам. Сначала надо будет отправить беспилотный аппарат, чтобы ответить на вопросы о влиянии чёрных дыр, гравитационных волн и тёмной энергии. А всё это стоит громадных денег – не меньше 200 млн долл.

New Scientist, 25 Dec. 2004, 20