Метеориты. Космические камни, создавшие наш мир [litres] - Тим Грегори

как мы приходим к выводу, что они являются основным строительным материалом большинства метеоритов, которые, в свою очередь, произошли от астероидов, то приходится, продолжая эту мысль, заключить, что они играли такую же роль и в образовании планет. Именно они были ключевым элементом этого процесса. По всем признакам 4,6 миллиарда лет назад, когда Солнечная система находилась в процессе конденсации, хондры роились в ней повсеместно, от раскаленных недр внутренней Солнечной системы до ее ледяных окраин. Они были буквально повсюду.

И все же на сегодняшний день тайна происхождения хондр – это огромный провал в нашем понимании процесса образования планетезималей, а в конечном счете и планет. Мы далеки от конкретного ответа на вопрос о том, как возникли эти крошечные каменные бусинки. Как именно микроскопические пылевые уплотнения спекались воедино под воздействием тепла? Здесь в нашей истории Солнечной системы зияет дыра. И хоть отчасти (а скорее всего, в основном) эта загадка касается хондр, она мешает представить себе раннюю историю формирования и всего нашего дома, планеты Земля. Но я уверен, придет день, когда хондры выдадут нам свою тайну

В истории науки часто случается, что ответы на «вечные вопросы», понимание того, что долго не поддавалось описанию, приходят неожиданно. Новые парадигмы подчиняют себе целые научные дисциплины внезапно, почти без подготовки. Кто всего два столетия назад мог бы подумать, что в падающих с неба камнях таится столько секретов? Кто мог предвидеть, что мы прочтем в них историю невероятно далекого прошлого? И, без сомнения, еще гораздо больше таких секретов и историй пока остаются от нас скрытыми.

* * *

В начале 1960-х, почти через сто лет после того, как Сорби впервые описал сферические кристаллические продукты быстрого нагрева, благодаря хондритам было сделано еще одно неожиданное открытие. Странные объекты, настолько маленькие, что их не могли увидеть Сорби и его современники, уносят нас в прошлое гораздо более далекое, чем время образования хондр и CAI. По сути, они рассказывают о том, что было задолго до появления Солнечной системы.

Проникая вглубь структуры небесных камней, космохимики сумели прикоснуться к породам, возникшим далеко за пределами Солнечной системы.

7. Звезды под микроскопом

Почти все девяносто с лишним химических элементов, из которых состоят все тела во Вселенной – от деревьев, камней, астероидов до целых планетных систем, – обязаны своим существованием происходящим в природе ядерным реакциям. На атомном уровне все они идут внутри звезд. Мы называем этот процесс «нуклеосинтезом». Химия родилась в недрах звездных «плавильных тиглей».

Влияние звезд неразрывно связано с историей Солнечной системы, и характер этой связи выходит далеко за пределы созданных человеком и сосредоточенных на человеке религий и мифов. Мы сейчас видим глубочайшие корни нашей истории не в очертаниях созвездий и не в обитающих на небе божествах, а в свете отдельных звезд, попадающем в поле зрения телескопов. А отдельные главы этой истории записаны и в падающих с неба камнях.

Простое начало

Примерно 13,9 миллиарда лет назад произошел Большой взрыв, давший начало Вселенной. Это событие было началом всего. Как геологическая история Земли составляет всего лишь отдельный сюжет из истории Солнечной системы, так и вся история Солнечной системы – лишь маленький сюжет огромной истории Вселенной.

В первые доли секунды своего существования рождающаяся Вселенная была просто морем субатомных частиц: протонов и нейтронов, составных частей атомного ядра. На протяжении первой минуты или около того протоны и нейтроны были независимыми частицами. Поэтому можно сказать, что в это время существовал лишь один-единственный химический элемент: водород.

Несущие в себе гигантскую энергию колоссального первичного взрыва, протоны и нейтроны какое-то время оставались независимыми, непрерывно соударяясь и отскакивая друг от друга в сложном танце субатомных столкновений. Но по мере того, как Вселенная расширялась и остывала, ударные взаимодействия между протонами и нейтронами ослабевали, и ядерные силы начали связывать их друг с другом. И через несколько минут ядерные частицы стали объединяться, образуя новую форму вещества. Появился элемент номер два – гелий.

За пятнадцать минут после Большого взрыва расширяющаяся Вселенная остыла в 100 миллионов миллионов миллиардов раз. Ядерные реакции между протонами и нейтронами прекратились, а с ними и создание новых элементов. На этот момент химический состав Вселенной установился в пропорции «три четверти водорода и одна четверть гелия» (с несущественно малой добавкой лития). Таким он и оставался еще 200 миллионов лет. Если бы в те времена кто-нибудь составил Периодическую таблицу элементов, в ней было бы всего две клетки. Поначалу водород и гелий существовали в виде газовых волокон, заполняющих новорожденную Вселенную, настолько разреженных, что их едва ли можно было бы вообще заметить. Повсюду было холодно и абсолютно темно – ведь никаких звезд еще не возникло. Свету и теплу неоткуда было взяться.

По прошествии 200 миллионов лет газовые уплотнения, состоящие из водорода и гелия, начали сбиваться в облака. Вещество в первых туманностях накапливалось медленно. Внутри них не было звезд, и поэтому первоначальные туманности не светились, как сейчас. Но зародыши маленьких звезд уже появились. Скопления газа под действием собственного тяготения начинали коллапсировать – сжиматься к центру; в них образовывались плотные шары, окруженные вращающимися дисками из газовых волокон. В центрах этих шаров температура и давление достигали таких огромных значений, что там запускались реакции слияния атомных ядер – гигантские газовые сферы начинали светиться. Так родились первые звезды. Вселенная наполнилась светом. Закончилась долгая эпоха тьмы и началась эра звездного света.

А в газовых дисках вокруг первых звезд стали конденсироваться первые планетные системы. Однако древние солнечные системы были мало похожи на систему планет, в которой мы живем. Ведь во всей Вселенной пока было только два элемента – водород и гелий, и в протопланетных дисках при их остывании не могло образоваться никакой пыли. Конденсация минералов «от газа к пыли» была невозможна. Химии во Вселенной пока не существовало, не могло быть и камней. Первые планеты были чисто газовыми.

Но все медленно менялось.

Космические тигли

Наше Солнце – звезда средних размеров. И все же она весит ни больше ни меньше, как два миллиона миллиардов миллиардов миллиардов килограммов. При таких массах гравитационные поля звезд приобретают колоссальную силу, и вес огромного количества водорода и гелия, из которых состоит звезда, приводит к тому, что в центрах звезд давление и температура достигают поистине астрономических значений. Здесь, в ядрах звезд, атомы водорода соединяются, образуя гелий в результате цепочки ядерных реакций. И за миллиарды лет элемент номер один постепенно переплавляется в элемент номер два.

При этих реакциях