Августовские ночи — время звездопадов. Светящиеся шлейфы «падающих звезд» метеорного потока Персеиды по праву считаются одним из самых эффектных космических «представлений» года. Но как формируются метеорные потоки и чем они отличаются от метеоритов или каменных дождей? Какие тайны скрывает недавно обнаруженное внутри метеорита Каинсаз древнее биогенное вещество? В этой статье эксперты расскажут, почему не стоит бояться метеоритов и когда лучше всего наблюдать «звездные дожди».
Как образуются метеорные потоки
Ежегодно Земля, двигаясь по своей орбите, пересекает области кометных метеороидных потоков. При вхождении в атмосферу на скорости порядка 60–70 км/с эти частицы размером от микрона до нескольких сантиметров подвергаются интенсивному нагреву и полностью испаряются на высоте 80–120 км.
Такие процессы вызывают кратковременные световые явления продолжительностью от долей секунды до нескольких секунд. Атмосферное явление, известное как «падающая звезда», представляет собой свечение метеорного следа, возникающее при абляции вещества.
Но как возникают метеорные потоки? Среди основных механизмов разрушения комет, кроме столкновений с другими небесными телами, можно назвать несколько основных факторов. Во-первых, переход ледяной части (H₂O, CO₂, CO) ядра кометы под воздействием Солнца в газообразное состояние приводит к выбросу газа и пыли, формирующих газопылевое облако и светящийся хвост небесного тела. Во-вторых, быстрое вращение нерегулярных (неправильной формы) ядер комет создает центробежные силы, способные разорвать небесное тело на части.
Также при сближении с массивными телами Солнечной системы приливные силы могут раздробить ядро кометы. В итоге все эти выброшенные частицы, или метеороидные рои, продолжают движение по орбите своей кометы, образуя протяженный светящийся шлейф.
Когда Земля пересекает такие потоки, например, во время прохождения через орбитальные следы комет Свифта-Туттля (109P/Swift–Tuttle) или Темпеля-Туттля (55P/Tempel-Tuttle), частицы сгорают в атмосфере, создавая метеорные потоки. На Земле это явление называют «звездным дождем», августовские Персеиды – это след кометы Свифта-Туттля, а ноябрьские Леониды — Темпеля-Туттля.
Изучение динамики метеорных потоков позволяет не только исследовать процессы эволюции кометных тел, но и реконструировать историю их орбитальной миграции в Солнечной системе.
О легендах и науке
Одним из наиболее зрелищных летних метеорных потоков считают Персеиды, этот «звездный дождь» каждый август привлекает внимание как профессионалов, так и любителей, поскольку наблюдать это явление можно невооруженным глазом. Созвездие Персея находится в северной части неба и носит имя героя древнегреческих мифов.
Сын Зевса и Данаи обезглавил горгону Медузу и освободил красавицу Андромеду от морского чудовища, став символом доблести и триумфа. По названию созвездия свое имя получил и метеорный поток, кстати, «персеидами» в древнегреческой мифологии называли потомков Персея и Андромеды.
«Свое название метеорные потоки получают от созвездия, в котором находится радиант, то есть «точка вылета». Когда мы наблюдаем на небе августовский метеорный поток, то видим, что «вспыхивающие искорки» как будто вылетают из созвездия Персея. На самом деле так работает эффект перспективы: то созвездие, на фоне которого фиксируют явление, и дает название самому потоку. Кроме летних Персеид, есть весенние Лириды, где радиантом потока является созвездие Лиры. Осенью наблюдают Ориониды из созвездия Ориона и Леониды из созвездия Льва, а зимой – Геминиды из созвездия Близнецов», – рассказала Фаина Рублева, научный директор Московского планетария, лауреат премии Правительства РФ в области образования.
Наблюдению метеорных потоков могут помешать городская засветка, осадки, сплошная облачность или свет полной Луны. Чтобы минимизировать помехи, нужно выехать за пределы города, удалившись на расстояние минимум 30-50 км, и выбрать затемненные территории в районе полей, дачных участков или деревень. Оптимальным временем для наблюдения Персеид в период максимума (12 августа) станут предрассветные часы, когда созвездие Персея словно «поднимается высоко над горизонтом».
Луна не сможет существенно помешать наблюдениям, так как будет находиться близко к фазе последней четверти. Для лучших результатов следует дать возможность глазам адаптироваться к темноте в течение часа и использовать боковое зрение для улавливания тусклых метеорных вспышек.
Следить за «звездным дождем» лучше лежа или полулежа, а сориентироваться по радианту Персеид помогут специальные мобильные приложения. А для тех, кто не планирует поездок за город, есть возможность посетить планетарии, где широко представлены программы, посвященные метеорным потокам.
«В Московском планетарии мы используем технологии виртуальной реальности (VR): показываем метеорные потоки с помощью новейшего проекционного оборудования. В нашем Большом Звездном зале установлен самый большой купол Европы, диаметр его экрана – 25 метров, а площадь – 1000 квадратных метров. В центре – самый совершенный оптоволоконный проектор звездного неба последнего поколения «Универсариум М9», который воспроизводит астрономические явления в промежутке времени 10 000 лет», – резюмировала Фаина Рублева.
К слову, в интерактивном музее планетария «Лунариум» можно не только изучать природные явления, но и экспериментировать. Двухуровневый комплекс посвящен Земле и Вселенной, его экспонаты позволяют моделировать такие природные физические явления, как землетрясение или цунами.
А в Парке Неба размещены две башни-обсерватории, представлены макеты и модели астрономических приборов и инструментов разных эпох, начиная с древних времен, а также арт-объекты.
В их числе – глобусы земной и небесный, уменьшенная в 180 раз модель пирамиды Хуфу (Хеопса) и многое другое. При помощи приборов Парка Небо можно отслеживать положение Солнца, Луны, звезд и планет над горизонтом Москвы.
Кроме экскурсий в планетарии проводят лекции, детские интерактивные занятия, демонстрируют «полнокупольные фильмы» и «звездные программы». Для начинающих астрономов здесь организованы специальные курсы.
«Каменные дожди»
Перед экспедицией российские исследователи предварительно проводят подготовку с применением современных цифровых технологий. Используют GPS-навигацию и специальное программное обеспечение для построения оптимальных поисковых маршрутов, чтобы не оставить неисследованных участков. Анализ пространственного распределения находок с помощью картографирования обнаруженных фрагментов с точной географической привязкой позволяет выявить закономерности рассеивания метеоритного вещества, определяя наиболее перспективные для поиска участки.
«Для обнаружения метеоритов мы используем современные профессиональные металлоискатели. Нередко метеориты залегают не так глубоко, и с задачей вполне справляются «грунтовики», способные найти внеземное вещество на глубинах 10-20 см. Выбор приборов обусловлен тем, что каменные метеориты иногда содержат до 15-20% железа. Если метеоритный дождь выпадает в подходящих условиях, например, на пахотное поле, то поиск можно провести и визуально, даже без специальных приборов удается собрать много материала», – отметил Михаил Винник, ведущий научный сотрудник Музея землеведения МГУ им. М. В. Ломоносова, доктор педагогических наук, профессор.
Перспективным направлением исследований стала разработка 3D-моделей метеоритов на основе обнаруженных фрагментов, что позволит в будущем реконструировать исходную структуру космического тела. Российские ученые планируют сканировать найденные части метеоритов с последующей цифровой сборкой в единую модель, используя специализированное программное обеспечение и ИИ.
Задача в том, чтобы восстановить формы небесного тела на этапе его разрушения при входе в атмосферу, учитывая при этом неизбежные потери массы объекта при абляции. Исследование обещает открыть новые возможности для изучения процесса фрагментации метеоритов и динамики их взаимодействия с атмосферой.
Что внутри метеорита
Найденные метеориты обычно распределяют между музейной экспозицией и научным анализом. Наиболее ценные образцы внеземного вещества – крупные фрагменты с выраженной корой плавления – сразу поступают в экспозицию Музея землеведения МГУ. Менее выразительные фрагменты направляют на лабораторные исследования. Эти образцы подвергаются механической обработке (раскалывание, распил) и комплексному анализу, включая изучение химического состава и внутренней структуры.
«Метеориты – это те «кирпичики», из которых формировалась Солнечная система. В отличие от земных пород, претерпевших значительные изменения в результате геологических процессов, метеориты сохраняют первичные характеристики вещества, что позволяет исследовать в том числе возможные пути возникновения жизни на Земле. В ходе недавнего исследования метеорита Каинсаз с применением электронной микроскопии мы обнаружили внутри него древние биогенные структуры, предположительно бактериального происхождения. Предварительная оценка возраста этих образований превышает 4 миллиарда лет!» – сообщил Михаил Винник.
Запланированные на осень дополнительные исследования будут направлены на идентификацию микроорганизмов и уточнение их возраста. Эти данные имеют принципиальное значение для решения фундаментального вопроса планетологии: возникла ли жизнь на Земле самостоятельно или была «занесена» из космоса.
Изучая состав падающих на Землю метеоритов, ученые пришли к выводу, что подавляющее большинство (около 85-93%) составляют каменные метеориты, в то время как железные встречаются значительно реже, примерно в 5-7% случаев. Наиболее редкими считают железокаменные, их всего 1-2% от общего числа обнаруженных внеземных веществ. Такое соотношение свидетельствует о том, что среди выпавших на Землю метеоритов силикатные соединения преобладают над металлическими.
Безопасность и экспедиции
Среди распространенных в обществе мифов о метеоритах можно назвать следующие: «метеориты могут быть радиоактивными», «они загрязняют землю опасными веществами», «заносят космические вирусы», «метеориты могут взорваться после падения», «прикосновение к метеориту может вызвать ожог». Но все эти предположения абсолютно необоснованны, метеориты не представляют угрозу для экологии или здоровья людей, если речь не идет о падении крупных космических объектов, способных вызвать разрушения. Анализ почвы, подвергшейся их воздействию, не выявляет вредных последствий, поскольку химический состав метеоритного вещества не содержит опасных для экологии элементов.
«Распространенное заблуждение о повышенной радиации метеоритов также не соответствует действительности: обычный земной гранит имеет более высокий радиационный фон. Поэтому найденный метеорит можно смело брать в руки — он не опасен. Это касается и обнаруженного нами внутри метеорита древнего биогенного материала возрастом свыше 4 миллиардов лет, вероятность занесения опасных бактерий из космоса крайне мала. Поэтому бояться внеземных находок не стоит, когда держишь в руках метеорит, испытываешь ни с чем не сравнимое позитивное чувство», – считает ведущий научный сотрудник Музея землеведения МГУ им. М. В. Ломоносова.
Этот метеоритный дождь выпал в июне 2018 года, тогда жители Липецкой, Воронежской, Тульской, Орловской и Курской областей стали свидетелями яркой вспышки и полета дробившегося «шара», издававшего шипение. Фрагменты внеземного вещества исследователи обнаружили в Липецкой области.
Однако в круг интересов ученых входят не только новые метеоритные дожди, но и те, которым более ста лет. В качестве примера можно привести экспедиции в Саратовскую и Волгоградскую области, где «каменные дожди» выпали в районе сел Белая гора и Царев в 1918 и в 1922 годах.
«После экспедиций 1922 года метеоритный дождь в Саратовской области не изучали, первые находки начала XX века тогда быстро разошлись по музеям. В Музее землеведения МГУ тоже хранятся два фрагмента «Саратова» – пожалуй, самого протяженного метеоритного дождя в мире (150 км). Новых образцов нам пока найти не удалось, но мы с коллегами будем анализировать пробы грунта на предмет изменений после взаимодействия с внеземным веществом, может быть удастся обнаружить и микрочастицы метеорита. Другой крупнейший каменный дождь «Царев» интересует нас поиском его хвостовой части. Но моя детская мечта – все-таки науку двигают мечтатели – отыскать Тунгусский метеорит. Правда для этих экспедиций потребуется серьезное финансирование», – поделился ученый.
В России подготовкой специалистов в области космических исследований, радиолокационных и оптических наблюдений метеорных потоков, изучения химического состава метеоритов занимаются университеты и научные институты. Среди них Государственный астрономический институт им. П.К. Штернберга (МГУ им. М.В. Ломоносова), Санкт-Петербургский государственный университет, Уральский федеральный университет, а также институты РАН: Институт астрономии, Институт геохимии им. В.И. Вернадского и другие.
Пока ученые готовят научные кадры и ведут исследовательскую работу, не стоит упускать возможности наблюдать метеорный поток Персеиды в период с 17 июля по 24 августа. Пик его активности – в ночь на 12 августа и ближе к рассвету 13 августа, когда можно будет увидеть до 100 метеоров в час. Эксперты отмечают, что лучшее время для наблюдений – после полуночи, как правило, с 2:00-4:30.
Светлана Минеева
