Главная » Кровотечения » Разгадана тайна звездной пыли. Откуда берется космическая пыль

Разгадана тайна звездной пыли. Откуда берется космическая пыль

В течение 2003–2008гг. группа российских и австрийских ученых при участии Хайнца Кольманна, известного палеонтолога, куратора Национального парка «Айзенвурцен», проводила изучение катастрофы, случившейся 65 млн. лет назад, когда на Земле вымерло более 75% всех организмов, в том числе и динозавры. Большинство исследователей считают, что вымирание было связано с падением астероида, хотя есть и другие точки зрения.

Следы этой катастрофы в геологических разрезах представлены тонким слоем черных глин мощностью от 1 до 5 см. Один из таких разрезов находится в Австрии, в Восточных Альпах, в Национальном парке недалеко от маленького городка Гамс, расположенного в 200 км к юго-западу от Вены. В результате изучения образцов из этого разреза c помощью сканирующего электронного микроскопа обнаружены необычные по форме и составу частицы, которые в наземных условиях не образуются и относятся к космической пыли.

Космическая пыль на Земле

Впервые следы космического вещества на Земле обнаружены в красных глубоководных глинах английской экспедицией, исследовавшей дно Мирового океана на судне «Челленджер» (1872–1876). Их описали Меррей и Ренард в 1891 г. На двух станциях в южной части Тихого океана при драгировании с глубины 4300 м были подняты образцы железомарганцевых конкреций и магнитных микросфер диаметром до 100 мкм, получивших впоследствии название «космические шарики». Однако детально микросферы железа, поднятые экспедицией на «Челленджере», были исследованы только в последние годы. Выяснилось, что шарики на 90% состоят из металлического железа, на 10% – из никеля, а их поверхность покрыта тонкой корочкой оксида железа.

Рис. 1. Монолит из разреза Гамс 1, подготовленный для отбора образцов. Латинскими буквами обозначены слои разного возраста. Переходный слой глины между меловым и палеогеновым периодами (возраст около 65 млн. лет), в котором найдено скопление металлических микросфер и пластин отмечен буквой «J». Фото А.Ф. Грачёва

С обнаружением загадочных шариков в глубоководных глинах, собственно, и связано начало изучения космического вещества на Земле. Однако взрыв интереса исследователей к этой проблеме произошел после первых запусков космических аппаратов, с помощью которых стало возможным отбирать лунный грунт и образцы пылевых частиц из разных участков Солнечной системы. Важное значение имели также работы К.П. Флоренского (1963), изучавшего следы Тунгусской катастрофы, и Е.Л. Кринова (1971), исследовавшего метеорную пыль на месте падения Сихотэ-Алиньского метеорита.

Интерес исследователей к металлическим микросферам привел к тому, что их стали обнаруживать в осадочных породах разного возраста и происхождения. Металлические микросферы найдены во льдах Антарктики и Гренландии, в глубоководных океанических осадках и марганцевых конкрециях, в песках пустынь и приморских пляжей. Часто встречаются они в метеоритных кратерах и рядом с ними.

В последнее десятилетие металлические микросферы внеземного происхождения находят в осадочных породах разного возраста: от нижнего кембрия (около 500 млн. лет назад) до современных образований.

Данные о микросферах и других частицах из древних отложений позволяют судить об объемах, а также о равномерности или неравномерности поступления космического вещества на Землю, об изменении состава поступавших на Землю частиц из космоса и о первоисточниках этого вещества. Это важно, поскольку эти процессы влияют на развитие жизни на Земле. Многие из этих вопросов еще далеки от разрешения, однако накопление данных и всестороннее их изучение, несомненно, позволит ответить на них.

Сейчас известно, что общая масса пыли, обращающейся внутри земной орбиты, порядка 1015 т. На поверхность Земли ежегодно выпадает от 4 до 10 тыс. т космического вещества. 95% падающего на поверхность Земли вещества составляют частицы размером 50–400 мкм. Вопрос же о том, как меняется во времени скорость поступления космического вещества на Землю, остается спорным до сих пор, несмотря на множество исследований, проведенных в последние 10 лет.

Исходя из размеров частиц космической пыли, в настоящее время выделяют собственно межпланетную космическую пыль размером менее 30 мкм и микрометеориты крупнее 50 мкм. Еще раньше Е.Л. Кринов предложил мельчайшие оплавленные с поверхности осколочки метеорного тела называть микрометеоритами.

Строгие критерии разграничения космической пыли и метеоритных частиц пока не разработаны, и даже на примере изученного нами разреза Гамс показано, что металлические частицы и микросферы разнообразнее по форме и составу, чем предусмотрено имеющимися классификациями. Практически идеальная сферическая форма, металлический блеск и магнитные свойства частиц рассматривались как доказательство их космического происхождения. По мнению геохимика Э.В. Соботовича, «единственным морфологическим критерием оценки космогенности исследуемого материала является наличие оплавленных шариков, в том числе магнитных». Однако помимо формы, крайне разнообразной, принципиально важен химический состав вещества. Исследователи выяснили, что наряду с микросферами космического происхождения существует огромное количество шариков иного генезиса – связанные с вулканической деятельностью, жизнедеятельностью бактерий или метаморфизмом. Известны данные о том, что железистые микросферы вулканогенного происхождения значительно реже бывают идеальной сферической формы и к тому же имеют повышенную примесь титана (Ti) (более 10%).

Российско-австрийская группа геологов и съемочная группа Венского телевидения на разрезе Гамс в Восточных Альпах. На переднем плане – А.Ф.Грачев

Происхождение космической пыли

Вопрос о происхождении космической пыли по-прежнему предмет дискуссии. Профессор Э.В. Соботович полагал, что космическая пыль может представлять собой остатки первоначального протопланетного облака, против чего в 1973 г. возражали Б.Ю. Левин и А.Н. Симоненко, считая, что мелкодисперсное вещество не могло долго сохраняться (Земля и Вселенная, 1980, № 6).

Существует и другое объяснение: образование космической пыли связано с разрушением астероидов и комет. Как отмечал Э.В. Соботович, если количество космической пыли, поступающей на Землю, не меняется во времени, то правы Б.Ю. Левин и А.Н. Симоненко.

Несмотря на большое число исследований, ответ на этот принципиальный вопрос в настоящее время не может быть дан, ибо количественных оценок очень мало, а их точность дискусcионна. В последнее время данные изотопных исследований по программе NASA частиц космической пыли, отобранных в стратосфере, позволяют предполагать существование частиц досолнечного происхождения. В составе этой пыли были обнаружены такие минералы, как алмаз, муассанит (карбид кремния) и корунд, которые по изотопам углерода и азота позволяют относить их образование ко времени до формирования Солнечной системы.

Важность изучения космической пыли в геологическом разрезе очевидна. В данной статье приведены первые результаты исследования космического вещества в переходном слое глин на границе мела и палеогена (65 млн. лет назад) из разреза Гамс, в Восточных Альпах (Австрия).

Общая характеристика разреза Гамс

Частицы космического происхождения получены из нескольких разрезов переходных слоев между мелом и палеогеном (в германоязычной литературе – граница К/Т), расположенных недалеко от альпийской деревни Гамс, где одноименная река в нескольких местах вскрывает эту границу.

В разрезе Гамс 1 из обнажения был вырезан монолит, в котором граница К/T выражена очень хорошо. Его высота – 46 см, ширина – 30 см в нижней части и 22 см – в верхней, толщина – 4 см. Для общего изучения разреза монолит был разделен через 2 см (снизу вверх) на слои, обозначенные буквами латинского алфавита (A, B,C…W), а в пределах каждого слоя также через 2 см проведена маркировка цифрами (1, 2, 3 и т.д.). Более детально изучался переходный слой J на границе К/T, где были выделены шесть субслоев мощностью около 3 мм.

Результаты исследований, полученные в разрезе Гамс 1, во многом повторены при изучении другого разреза – Гамс 2. В комплекс исследований входило изучение шлифов и мономинеральных фракций, их химический анализ, а также рентгено-флуоресцентный, нейтронно-активиационный и рентгено-структурный анализы, изотопный анализ гелия, углерода и кислорода, определение состава минералов на микрозонде, магнитоминералогический анализ.

Многообразие микрочастиц

Железные и никелевые микросферы из переходного слоя между мелом и палеогеном в разрезе Гамс: 1 – микросфера Fe с грубой сетчато-бугристой поверхностью (верхняя часть переходного слоя J); 2 – микросфера Fe с грубой продольно-параллельной поверхностью (нижняя часть переходного слоя J); 3 – микросфера Fe с элементами кристаллографической огранки и грубой ячеисто-сетчатой текстурой поверхности (слой M); 4 – микросфера Fe с тонкой сетчатой поверхностью (верхняя часть переходного слоя J); 5 – микросфера Ni с кристаллитами на поверхности (верхняя часть переходного слоя J); 6 – агрегат спекшихся микросфер Ni с кристаллитами на поверхности (верхняя часть переходного слоя J); 7 – агрегат микросфер Ni с микроалмазами (С; верхняя часть переходного слоя J); 8, 9 – характерные формы металлических частиц из переходного слоя между мелом и палеогеном в разрезе Гамс в Восточных Альпах.

В переходном слое глины между двумя геологическими границами – мелом и палеогеном, а также на двух уровнях в вышележащих отложениях палеоцена в разрезе Гамс найдено множество металлических частиц и микросфер космического происхождения. Они значительно разнообразнее по форме, текстуре поверхности и химическому составу, чем все известные до сих пор в переходных слоях глины этого возраста в других регионах мира.

В разрезе Гамс космическое вещество представлено мелкодисперсными частицами различной формы, среди которых наиболее распространенными являются магнитные микросферы размером от 0.7 до 100 мкм, состоящие на 98% из чистого железа. Такие частицы в виде шариков или микросферул в большом количестве встречены не только в слое J, но и выше, в глинах палеоцена (слои K и М).

Микросферы состоят из чистого железа или магнетита, некоторые из них имеют примеси хрома (Cr), сплава железа и никеля (аваруита), а также из чистого никеля (Ni). Некоторые частицы Fe-Ni содержат примесь молибдена (Mo). В переходном слое глины между мелом и палеогеном все они обнаружены впервые.

Никогда прежде не попадались и частицы с высоким содержанием никеля и значительной примесью молибдена, микросферы с наличием хрома и куски спиралевидного железа. Кроме металлических микросфер и частиц в переходном слое глины в Гамсе обнаружены Ni-шпинель, микроалмазы с микросферами чистого Ni, а также рваные пластины Au, Cu, которые не встречены в ниже- и вышележащих отложениях.

Характеристика микрочастиц

Металлические микросферы в разрезе Гамс присутствуют на трех стратиграфических уровнях: в переходном слое глины сосредоточены разнообразные по форме железистые частицы, в вышележащих мелкозернистых песчаниках слоя K, а третий уровень образуют алевролиты слоя M.

Некоторые сферы имеют гладкую поверхность, другие - сетчато-бугристую поверхность, третьи покрыты сеткой мелких полигональных или системой параллельных трещин, отходящих от одной магистральной трещины. Они бывают полыми, скорлуповидными, заполненными глинистым минералом, могут иметь и внутреннее концентрическое строение. Металлические частицы и микросферы Fe встречаются по всему переходному слою глины, но в основном сосредоточены на нижних и средних горизонтах.

Микрометеориты представляют собой оплавленные частицы чистого железа или железо-никелевого сплава Fe-Ni (аваруит); их размеры – от 5 до 20 мкм. Многочисленные частицы аваруита приурочены к верхнему уровню переходного слоя J, тогда как чисто железистые присутствуют в нижней и верхней частях переходного слоя.

Частицы в виде пластин с поперечно-бугристой поверхностью состоят только из железа, их ширина – 10–20 мкм, длина – до 150 мкм. Они слегка дугообразно изогнуты и встречаются в основании переходного слоя J. В его нижней части также встречены пластины Fe-Ni с примесью Mo.

Пластины из сплава железа и никеля имеют удлиненную форму, слегка изогнуты, с продольными бороздками на поверхности, размеры колеблются в длину от 70 до 150 мкм при ширине около 20 мкм. Чаще они встречаются в нижней и средней частях переходного слоя.

Железистые пластины с продольными бороздками по форме и размерам идентичны пластинам сплава Ni-Fe. Они приурочены к нижней и средней частям переходного слоя.

Особый интерес представляют частицы чистого железа, имеющие форму правильной спирали и изогнутые в виде крючка. В основном они состоят из чистого Fe, редко это сплав Fe-Ni-Mo. Частицы спиралевидного железа встречаются в верхней части переходного слоя J и в вышележащем прослое песчаника (слой K). Спиралевидная частица Fe-Ni-Mo найдена в основании переходного слоя J.

В верхней части переходного слоя J присутствовало несколько зерен микроалмазов, спекшихся с Ni-микросферами. Микрозондовые исследования никелевых шариков, проведенные на двух приборах (с волновыми и энергодисперсионными спектрометрами), показали, что эти шарики состоят из практически чистого никеля под тонкой пленкой окиси никеля. Поверхность всех никелевых шариков усеяна четкими кристаллитами с выраженными двойниками размером 1–2 мкм. Столь чистый никель в виде шариков с хорошо раскристаллизованной поверхностью не встречается ни в магматических породах, ни в метеоритах, где никель обязательно содержит значимое количество примесей.

При изучении монолита из разреза Гамс 1 шарики чистого Ni встречены только в самой верхней части переходного слоя J (в самой верхней его части – очень тонком осадочном слое J 6, толщина которого не превышает 200 мкм), а по данным термагнитного анализа металлический никель присутствует в переходном слое, начиная с субслоя J4. Здесь наряду с шариками Ni обнаружены и алмазы. В слое, снятом с кубика площадью 1 см2, количество найденных зерен алмаза исчисляется десятками (с размером от долей микронов до десятков микронов), а никелевых шариков таких же размеров – сотнями.

В образцах верхней части переходного слоя, взятых непосредственно из обнажения, были обнаружены алмазы с мелкими частицами никеля на поверхности зерна. Существенно, что при изучении образцов из этой части слоя J, выявлено также присутствие и минерала муассанита. Ранее микроалмазы были найдены в переходном слое на границе мела и палеогена в Мексике.

Находки в других районах

Микросферы Гамса с концентрическим внутренним строением аналогичны тем, что были добыты экспедицией «Челленджер» в глубоководных глинах Тихого океана.

Частицы железа неправильной формы с оплавленными краями, а также в виде спиралей и изогнутых крючков и пластин обладают большим сходством с продуктами разрушения падающих на Землю метеоритов, их можно рассматривать как метеоритное железо. К этой же категории могут быть отнесены частицы аваруита и чистого никеля.

Изогнутые железные частицы близки разнообразным формам слез Пеле – капель лавы (лапиллей), которые выбрасывают в жидком состоянии вулканы из жерла при извержениях.

Таким образом, переходный слой глины в Гамсе имеет гетерогенное строение и отчетливо подразделяется на две части. В нижней и средней частях преобладают частицы и микросферы железа, тогда как верхняя часть слоя обогащена никелем: частицами аваруита и микросферами никеля с алмазами. Это подтверждается не только распределением частиц железа и никеля в глине, но также данными химического и термомагнитного анализов.

Сравнение данных термомагнитного анализа и микрозондового анализа свидетельствует о чрезвычайной неоднородности в распределении никеля, железа и их сплава в пределах слоя J, однако по результатам термомагнитного анализа чистый никель фиксируется только, со слоя J4. Обращает на себя внимание и то, что спиралевидное железо встречается преимущественно в верхней части слоя J и продолжает встречаться в перекрывающем его слое K, где, однако, мало частиц Fe, Fe-Ni изометричной или пластинчатой формы.

Подчеркнем, что столь явная дифференциация по железу, никелю, иридию, проявленная в переходном слое глины в Гамсе, имеется и в других районах. Так, в американском штате Нью-Джерси в переходном (6 см) сферуловом слое иридиевая аномалия резко проявилась в его основании, а ударные минералы сосредоточены только в верхней (1 см) части этого слоя. На Гаити на границе мела и палеогена и в самой верхней части сферулового слоя отмечается резкое обогащение Ni и ударным кварцем.

Фоновое явление для Земли

Многие особенности найденных сферул Fe и Fe-Ni аналогичны шарикам, обнаруженным экспедицией «Челленджер» в глубоководных глинах Тихого океана, в районе Тунгусской катастрофы и местах падения Сихотэ-Алиньского метеорита и метеорита Нио в Японии, а также в осадочных горных породах разного возраста из многих районов мира. Кроме районов Тунгусской катастрофы и падения Сихотэ-Алиньского метеорита, во всех других случаях образование не только сферул, но и частиц различной морфологии, состоящих из чистого железа (иногда с содержанием хрома) и сплава никеля с железом, никакой связи с импактным событием не имеет. Мы рассматриваем появление таких частиц как результат падения на поверхность Земли космической межпланетной пыли – процесса, который непрерывно продолжается с момента образования Земли и представляет собой своего рода фоновое явление.

Многие частицы, изученные в разрезе Гамс близки по составу к валовому химическому составу метеоритного вещества в месте падения Сихотэ-Алиньского метеорита (по данным Е.Л. Кринова, это 93.29% железа, 5.94% никеля, 0.38% кобальта).

Присутствие молибдена в некоторых частицах не является неожиданным, поскольку его включают метеориты многих типов. Содержание молибдена в метеоритах (железных, каменных и углистых хондритах) находится в пределах от 6 до 7 г/т. Самым важным стала находка молибденита в метеорите Алленде в виде включения в сплаве металла следующего состава (вес.%): Fe – 31.1, Ni – 64.5, Co – 2.0, Cr – 0.3, V – 0.5, P – 0.1. Следует отметить, что самородный молибден и молибденит были обнаружены и в лунной пыли, отобранной автоматическими станциями «Луна-16», «Луна-20» и «Луна-24».

Впервые найденные шарики чистого никеля с хорошо раскристаллизованной поверхностью не известны ни в магматических породах, ни в метеоритах, где никель обязательно содержит значимое количество примесей. Такая структура поверхности никелевых шариков могла возникнуть в случае падения астероида (метеорита), которое привело к выделению энергии, позволившей не только расплавить материал упавшего тела, но и испарить его. Пары металла могли быть подняты взрывом на большую высоту (вероятно, на десятки километров), где и происходила кристаллизация.

Частицы, состоящие из аваруита (Ni3Fe), найдены вместе с металлическими шариками никеля. Они относятся к метеорной пыли, а оплавленные частицы железа (микрометеориты) следует рассматривать как «метеоритную пыль» (по терминологии Е.Л. Кринова). Кристаллы алмаза, встреченные вместе с шариками никеля, вероятно, возникли в результате абляции (плавления и испарения) метеорита из того же облака пара при его последующем охлаждении. Известно, что синтетические алмазы получают методом спонтанной кристаллизации из раствора углерода в расплаве металлов (Ni, Fe) выше линии фазового равновесия графит–алмаз в форме монокристаллов, их сростков, двойников, поликристаллических агрегатов, каркасных кристаллов, кристаллов игольчатой формы, неправильных зерен. Практически все из перечисленных типоморфных особенностей кристаллов алмаза были обнаружены в изученном образце.

Это позволяет сделать вывод о схожести процессов кристаллизации алмаза в облаке никель-углеродного пара при его охлаждении и спонтанной кристаллизации из раствора углерода в расплаве никеля в экспериментах. Однако окончательный вывод о природе алмаза можно будет сделать после детальных изотопных исследований, для чего необходимо получить достаточно большое количество вещества.

Таким образом, изучение космического вещества в переходном глинистом слое на границе мела и палеогена показало его присутствие во всех частях (от слоя J1 до слоя J6), но признаки импактного события фиксируются только со слоя J4, возраст которого 65 млн. лет. Этот слой космической пыли можно сопоставить со временем гибели динозавров.

А.Ф.ГРАЧЁВ доктор геолого-минералогических наук, В.A.ЦЕЛЬМОВИЧ кандидат физико-математических наук, Институт физики Земли РАН (ИФЗ РАН), О.А.КОРЧАГИН кандидат геолого-минералогических наук, Геологический институт РАН (ГИН РАН).

Журнал "Земля и Вселенная" № 5 2008 год.

Многие люди с восторгом любуются прекрасным зрелищем звездного неба, одного из величайших творений природы. В ясном осеннем небе хорошо заметно, как через все небо пролегает слабо светящаяся полоса, называемая Млечным Путем, имеющая неправильные очертания с разной шириной и яркостью. Если рассматривать Млечный Путь, образующий нашу Галактику, в телескоп, то окажется, что эта яркая полоса распадается на множество слабо светящихся звезд, которые для невооруженного глаза сливаются в сплошное сияние. В настоящее время установлено, что Млечный Путь состоит не только из звезд и звездных скоплений, но также из газовых и пылевых облаков .

Космическая пыль возникает во многих космических объектах, где происходит быстрый отток вещества, сопровождаемый охлаждением. Она проявляется по инфракрасному излучению горячих звезд Вольфа-Райе с очень мощным звездным ветром , планетарных туманностей, оболочек сверхновых и новых звезд. Большое количество пыли существует в ядрах многих галактик (например, М82, NGC253), из которых идет интенсивное истечение газа. Наиболее ярко влияние космической пыли проявляется при излучении новой звезды. Через несколько недель после максимума блеска новой в ее спектре появляется сильный избыток излучения в инфракрасном диапазоне, вызванный появлением пыли с температурой около K. Дальнейшая

Исследование космической (метеорной ) пыли на поверхности Земли : обзор проблемы

А .П . Бояркина, Л .М . Гиндилис

Космическая пыль как астрономический фактор

Под космической пылью понимают частицы твердого вещества размером от долей микрона до нескольких микрон. Пылевая материя - один из важных компонентов космического пространства. Она заполняет межзвездное, межпланетное и околоземное пространство, пронизывает верхние слои земной атмосферы и выпадает на поверхность Земли в виде так называемой метеорной пыли, являясь одной из форм материального (вещественного и энергетического) обмена в системе «Космос - Земля». При этом она оказывает влияние на целый ряд процессов, происходящих на Земле.

Пылевая материя в межзвездном пространстве

Межзвездная среда состоит из газа и пыли, перемешанных в отношении 100:1 (по массе), т.е. масса пыли составляет 1% от массы газа. Средняя плотность газа составляет 1 атом водорода на кубический сантиметр или 10 -24 г/cм 3 . Плотность пыли соответственно в 100 раз меньше. Несмотря на столь ничтожную плотность, пылевая материя оказывает существенное влияние на процессы, происходящие в Космосе. Прежде всего, межзвездная пыль поглощает свет, из-за этого удаленные объекты, расположенные вблизи плоскости галактики (где концентрация пыли наибольшая), в оптической области не видны. Например, центр нашей Галактики наблюдается только в инфракрасной области, радиодиапазоне и рентгене. А другие галактики могут наблюдаться в оптическом диапазоне, если они расположены вдали от галактической плоскости, на высоких галактических широтах. Поглощение света пылью приводит к искажению расстояний до звезд, определяемых фотометрическим способом. Учет поглощения составляет одну из важнейших задач наблюдательной астрономии. При взаимодействии с пылью изменяется спектральный состав и поляризация света.

Газ и пыль в галактическом диске распределены неравномерно, образуя отдельные газопылевые облака, концентрация пыли в них приблизительно в 100 раз выше, чем в межоблачной среде. Плотные газопылевые облака не пропускают свет звезд, находящихся за ними. Поэтому они выглядят как темные области на небе, которые получили название темные туманности. Примером может служить область «Угольного мешка» в Млечном Пути или туманность «Конская голова» в созвездии Ориона. Если вблизи газопылевого облака находятся яркие звезды, то благодаря рассеянию света на частицах пыли такие облака светятся, они получили название отражательных туманностей. Примером может служить отражательная туманность в скоплении Плеяды. Наиболее плотными являются облака молекулярного водорода H 2 , плотность их в 10 4 -10 5 раз выше, чем в облаках атомарного водорода. Соответственно и плотность пыли во столько же раз выше. Помимо водорода молекулярные облака содержат десятки других молекул. Пылевые частицы являются ядрами конденсации молекул, на их поверхности происходят химические реакции с образованием новых, более сложных молекул. Молекулярные облака - область интенсивного звездообразования.

По составу межзвездные частицы состоят из тугоплавкого ядра (силикаты, графит, карбид кремния, железо) и оболочки из летучих элементов (H, H 2 , O, OH, H 2 O). Имеются также очень маленькие силикатные и графитовые частицы (без оболочки) размером порядка сотых долей микрона. Согласно гипотезе Ф.Хойла и Ч.Викрамасинга значительная доля межзвездной пыли, до 80%, состоит из бактерий.

Межзвездная среда непрерывно пополняется за счет притока вещества при сбросе оболочек звезд на поздних стадиях их эволюции (особенно при вспышках сверхновых). С другой стороны, она сама является источником образования звезд и планетных систем.

Пылевая материя в межпланетном и околоземном пространстве

Межпланетная пыль образуется главным образом в процессе распада периодических комет, а также при дроблении астероидов. Образование пыли происходит непрерывно, и также непрерывно идет процесс выпадения пылинок на Солнце под действием радиационного торможения. В результате образуется постоянно обновляющаяся пылевая среда, заполняющая межпланетное пространство и находящаяся в состоянии динамического равновесия. Плотность ее хотя и выше чем в межзвездном пространстве, но все же очень мала: 10 -23 -10 -21 г/см 3 . Тем не менее, она заметно рассеивает солнечный свет. При его рассеянии на частицах межпланетной пыли возникают такие оптические явления, как зодиакальный свет, фраунгоферова составляющая солнечной короны, зодиакальная полоса, противосияние. Рассеянием на пылинках обусловлена и зодиакальная составляющая свечения ночного неба.

Пылевая материя в Солнечной системе в сильной степени концентрируется к эклиптике. В плоскости эклиптики ее плотность убывает приблизительно пропорционально расстоянию от Солнца. Вблизи Земли, а также вблизи других больших планет концентрация пыли под действием их притяжения увеличивается. Частицы межпланетной пыли движутся вокруг Солнца по сокращающимся (вследствие радиационного торможения) эллиптическим орбитам. Скорость их движения составляет несколько десятков километров в секунду. При столкновении с твердыми телами, в том числе с космическими аппаратами, они вызывают заметную эрозию поверхности.

Сталкиваясь с Землей и сгорая в ее атмосфере на высоте около 100 км, космические частицы вызывают хорошо известное явление метеоров (или «падающих звезд»). На этом основании они получили название метеорных частиц, и весь комплекс межпланетной пыли часто называют метеорной материей или метеорной пылью. Большинство метеорных частиц представляют собой рыхлые тела кометного происхождения. Среди них выделяют две группы частиц: пористые частицы плотностью от 0,1 до 1 г/см 3 и так называемые пылевые комочки или пушистые хлопья, напоминающие снежинки с плотностью менее 0,1 г/см 3 . Кроме того, реже встречаются более плотные частицы астероидального типа плотностью более 1 г/см 3 . На больших высотах преобладают рыхлые метеоры, на высоте ниже 70 км - астероидальные частицы со средней плотностью 3,5 г/см 3 .

В результате дробления рыхлых метеорных тел кометного происхождения на высотах 100-400 км от поверхности Земли образуется достаточно плотная пылевая оболочка, концентрация пыли в которой в десятки тысяч раз выше, чем в межпланетном пространстве. Рассеяние солнечного света в этой оболочке обусловливает сумеречное свечение неба при погружении солнца под горизонт ниже 100 º .

Наиболее крупные и наиболее мелкие метеорные тела астероидального типа достигают поверхности Земли. Первые (метеориты) достигают поверхности в силу того, что они не успевают полностью разрушиться и сгореть при полете сквозь атмосферу; вторые - в силу того, что их взаимодействие с атмосферой, благодаря ничтожной массе (при достаточно большой плотности), происходит без заметного разрушения.

Выпадение космической пыли на поверхность Земли

Если метеориты уже давно были в поле зрения науки, то космическая пыль долгое время не привлекала внимание ученых.

Понятие о космической (метеорной) пыли было введено в науку во второй половине XIX столетия, когда известный голландский полярный исследователь Норденшельд (A.E. Nordenskjöld) обнаружил на поверхности льда пыль предположительно космического происхождения . Приблизительно в то же время, в середине 70-х годов XIX столетия Муррей (I. Murray) описал округлые магнетитовые частицы, обнаруженные в отложениях глубоководных осадков Тихого океана , происхождение которых также связывалось с космической пылью. Однако эти предположения долгое время не находили подтверждения, оставаясь в рамках гипотезы. Вместе с тем и научное изучение космической пыли продвигалось крайне медленно, на что указывал академик В.И. Вернадский в 1941 г. .

Впервые он обратил внимание на проблему космической пыли в 1908 г. и затем возвращался к ней в 1932 и 1941 годах . В работе «Об изучении космической пыли» В.И. Вернадский писал: «…Земля связана с космическими телами и с космическим пространством не только обменом разных форм энергии. Она теснейшим образом связана с ними материально… Среди материальных тел, падающих на нашу планету из космического пространства, доступны нашему непосредственному изучению преимущественно метеориты и обычно к ним причисляемая космическая пыль… Метеориты - и по крайней мере в некоторой своей части связанные с ними болиды - являются для нас всегда неожиданными в своем проявлении… Иное дело - космическая пыль: все указывает на то, что она падает непрерывно, и возможно, эта непрерывность падения существует в каждой точке биосферы, распределена равномерно на всю планету. Удивительно, что это явление, можно сказать, совсем не изучено и целиком исчезает из научного учета » .

Рассматривая в указанной статье известные наиболее крупные метеориты, В.И. Вернадский особое внимание уделяет Тунгусскому метеориту, поисками которого под его непосредственным руководством занимался Л.А. Кулик. Крупные осколки метеорита не были найдены, и в связи с этим В.И. Вернадский делает предположение, что он «…является новым явлением в летописях науки - проникновением в область земного притяжения не метеорита, а огромного облака или облаков космической пыли, шедших с космической скоростью » .

К этой же теме В.И. Вернадский возвращается в феврале 1941 г. в своем докладе «О необходимости организации научной работы по космической пыли» на заседании Комитета по метеоритам АН СССР . В этом документе, наряду с теоретическими размышлениями о происхождении и роли космической пыли в геологии и особенно в геохимии Земли, он подробно обосновывает программу поисков и сбора вещества космической пыли, выпавшей на поверхность Земли, с помощью которой, считает он, можно решить и ряд задач научной космогонии о качественном составе и «господствующем значении космической пыли в строении Вселенной». Необходимо изучать космическую пыль и учесть ее как источник космической энергии, непрерывно привносимой нам из окружающего пространства. Масса космической пыли, отмечал В.И.Вернадский, обладает атомной и другой ядерной энергией, которая не безразлична в своем бытии в Космосе и в ее проявлении на нашей планете. Для понимания роли космической пыли, подчеркивал он, необходимо иметь достаточный материал для ее исследования. Организация сбора космической пыли и научное исследование собранного материала - есть первая задача, стоящая перед учеными. Перспективными для этой цели В.И. Вернадский считает снеговые и ледниковые природные планшеты высокогорных и арктических областей, удаленных от промышленной деятельности человека.

Великая Отечественная война и смерть В.И. Вернадского, помешали реализации этой программы. Однако она стала актуальной во второй половине ХХ века и способствовала активизации исследований метеорной пыли в нашей стране .

В 1946 г. по инициативе академика В.Г. Фесенкова была организована экспедиция в горы Заилийского Ала-Тау (Северный Тянь-Шань), задачей которой было изучение твердых частиц с магнитными свойствами в снеговых отложениях . Место отбора снега было выбрано на левой боковой морене ледника Туюк-Су (высота 3500 м), большая часть хребтов, окружавших морену, была покрыта снегом, что снижало возможность загрязнения земной пылью. Оно было удалено и от источников пыли, связанных с деятельностью человека, и окружено со всех сторон горами.

Метод сбора космической пыли в снеговом покрове заключался в следующем. С полоски шириной 0,5 м до глубины 0,75 м собирался снег деревянной лопаткой, переносился и перетапливался в алюминиевой посуде, сливался в стеклянную посуду, где в течение 5 часов в осадок выпадала твердая фракция. Затем верхняя часть воды сливалась, добавлялась новая партия талого снега и т.д. В результате было перетоплено 85 ведер снега с общей площади 1,5 м 2 , объемом 1,1 м 3 . Полученный осадок был передан в лабораторию Института астрономии и физики АН Казахской ССР, где вода была выпарена и подверглась дальнейшему анализу. Однако поскольку эти исследования не дали определенного результата, Н.Б. Дивари пришел к выводу, что для отбора проб снега в данном случае лучше использовать либо очень старые слежавшиеся фирны, либо открытые ледники.

Значительный прогресс в изучении космической метеорной пыли наступил в середине ХХ века, когда в связи с запусками искусственных спутников Земли получили развитие прямые методы изучения метеорных частиц - непосредственная их регистрация по числу столкновений с космическим аппаратом или различного вида ловушками (установленными на ИСЗ и геофизических ракетах, запускаемых на высоту несколько сотен километров). Анализ полученных материалов позволил, в частности, обнаружить наличие пылевой оболочки вокруг Земли на высотах от 100 до 300 км над поверхностью (о чем говорилось выше).

Наряду с изучением пыли с помощью космических аппаратов проводилось изучение частиц в нижней атмосфере и различных природных накопителях: в высокогорных снегах, в ледниковом покрове Антарктиды, в полярных льдах Арктики, в торфяных отложениях и глубоководном морском иле. Последние наблюдаются преимущественно в виде так называемых «магнитных шариков», то есть плотных шаровых частиц, обладающих магнитными свойствами. Размер этих частиц от 1 до 300 микрон, масса от 10 -11 до 10 -6 г .

Еще одно направление связано с изучением астрофизических и геофизических явлений, связанных с космической пылью; сюда относятся различные оптические явления: свечение ночного неба, серебристые облака, зодиакальный свет, противосияние и др. Их изучение также позволяет получить важные данные о космической пыли . Исследования метеоров были включены в программу Международного геофизического года 1957-1959 и 1964-1965 гг.

В результате этих работ были уточнены оценки общего притока космической пыли на поверхность Земли. Согласно оценкам Т.Н. Назаровой, И.С. Астаповича и В.В. Федынского, общий приток космической пыли на Землю достигает до 10 7 т/год . По оценке А.Н. Симоненко и Б.Ю. Левина (по данным на 1972 г.) приток космической пыли на поверхность Земли составляет 10 2 -10 9 т/год , по другим, более поздним исследованиям - 10 7 -10 8 т/год .

Продолжались исследования по сбору метеорной пыли. По предложению академика А.П. Виноградова во время 14-й антарктической экспедиции (1968-1969 гг.) проводились работы с целью выявления закономерностей пространственно-временных распределений отложения внеземного вещества в ледниковом покрове Антарктиды . Изучался поверхностный слой снежного покрова в районах станций Молодежная, Мирный, Восток и на участке протяженностью около 1400 км между станциями Мирный и Восток. Отбор проб снега проводился из шурфов глубиной 2-5 м в точках, удаленных от полярных станций. Образцы упаковывались в полиэтиленовые мешки или специальные пластиковые контейнеры. В стационарных условиях образцы растапливались в стеклянной или алюминиевой посуде. Полученную воду фильтровали с помощью разборной воронки через мембранные фильтры (размер пор 0,7 мкм). Фильтры смачивали глицерином и в проходящем свете при увеличении 350Х определяли количество микрочастиц.

Изучались также полярные льды , донные отложения Тихого океана , осадочные породы , солевые отложения . При этом перспективным направлением показали себя поиски оплавленных микроскопических сферических частиц, достаточно легко идентифицируемых среди остальных фракций пыли.

В 1962 г. при Сибирском отделении АН СССР была создана Комиссия по метеоритам и космической пыли, возглавляемая академиком В.С. Соболевым, которая просуществовала до 1990 г. и создание которой было инициировано проблемой Тунгусского метеорита. Работы по изучению космической пыли проводились под руководством академика РАМН Н.В. Васильева.

При оценке выпадений космической пыли, наряду с другими природными планшетами, использовался торф, сложенный мхом сфагнум бурый по методике томского ученого Ю.А. Львова . Этот мох достаточно широко распространен в средней полосе земного шара, минеральное питание получает только из атмосферы и обладает способностью консервировать его в слое, бывшем поверхностным во время попадания на него пыли. Послойная стратификация и датировка торфа позволяет давать ретроспективную оценку ее выпадения. Изучались как сферические частицы размером 7-100 мкм, так и микроэлементный состав торфяного субстрата - функции содержавшейся в нем пыли.

Методика выделения космической пыли из торфа заключается в следующем . На участке верхового сфагнового болота выбирается площадка с ровной поверхностью и торфяной залежью, сложенной мхом сфагнум бурый (Sphagnum fuscum Klingr). С ее поверхности на уровне моховой дернины срезаются кустарнички. Закладывается шурф на глубину до 60 см, у борта его размечается площадка нужного размера (например, 10х10 см), затем с двух или трех его сторон обнажается колонка торфа, разрезается на пласты по 3 см каждый, которые упаковываются в полиэтиленовые пакеты. Верхние 6 слоев (очес) рассматриваются совместно и могут служить для определения возрастных характеристик по методике Е.Я. Мульдиярова и Е.Д. Лапшина . Каждый пласт в лабораторных условиях промывается сквозь сито с диаметром ячей 250 мк в течение не менее 5 мин. Прошедший сквозь сито гумус с минеральными частицами отстаивается до полного выпадения осадка, затем осадок сливается в чашку Петри, где высушивается. Упакованный в кальку, сухой образец удобен для перевозки и для дальнейшего изучения. В соответствующих условиях образец озоляется в тигле и муфельной печи в течение часа при температуре 500-600 град. Зольный остаток взвешивается и подвергается либо осмотру под бинокулярным микроскопом при увеличении в 56 раз на предмет выявления сферических частиц размером 7-100 и более мкм, либо подвергается другим видам анализа. Т.к. минеральное питание этот мох получает только из атмосферы, то его зольная составляющая может являться функцией входящей в ее состав космической пыли.

Так исследования в районе падения Тунгусского метеорита, удаленном от источников техногенного загрязнения на многие сотни километров, позволили оценить приток на поверхность Земли сферических частиц размером 7-100 мкм и более. Верхние слои торфа дали возможность оценить выпадение глобального аэрозоля на время исследования; слои, относящиеся к 1908 г. - вещества Тунгусского метеорита; нижние (доиндустриальные) слои - космической пыли. Приток космических микросферул на поверхность Земли при этом оценивается величиной (2-4)·10 3 т/год , а в целом космической пыли - 1,5·10 9 т/год . Были использованы аналитические методы анализа, в частности нейтронно-активационный, для определения микроэлементного состава космической пыли. По этим данным ежегодно на поверхность Земли выпадает из космического пространства (т/год): железа (2·10 6), кобальта (150), скандия (250) .

Большой интерес в плане указанных выше исследований представляют работы Е.М. Колесникова с соавторами, обнаружившими изотопные аномалии в торфе района падения Тунгусского метеорита, относящиеся к 1908 г. и говорящие, с одной стороны, в пользу кометной гипотезы этого явления, с другой - проливающие свет на кометное вещество, выпавшее на поверхность Земли .

Наиболее полным обзором проблемы Тунгусского метеорита, в том числе его вещества, на 2000 г. следует признать монографию В.А. Бронштэна . Последние данные о веществе Тунгусского метеорита были доложены и обсуждены на Международной конференции «100 лет Тунгусскому феномену», Москва, 26-28 июня 2008 г. . Несмотря на достигнутый прогресс в изучении космической пыли, ряд проблем все еще остается не решенным.

Источники метанаучного знания о космической пыли

Наряду с данными, которые получены современными методами исследования, большой интерес представляют сведения, содержащиеся во вненаучных источниках: «Письмах Махатм», Учении Живой Этики, письмах и трудах Е.И. Рерих (в частности, в ее работе «Изучение свойств человека», где дается обширная программа научных исследований на многие годы вперед) .

Так в письме Кут Хуми 1882 г. редактору влиятельной англоязычной газеты «Пионер» А.П. Синнету (оригинал письма хранится в Британском музее) приводятся следующие данные о космической пыли :

- «Высоко над нашей земной поверхностью воздух пропитан и пространство наполнено магнитной и метеорной пылью, которая даже не принадлежит нашей солнечной системе»;

- «Снег, в особенности в наших северных областях, полон метеорного железа и магнитных частиц, отложения последних находимы даже на дне океанов». «Миллионы подобных метеоров и тончайших частиц достигают нас ежегодно и ежедневно»;

- «каждое атмосферическое изменение на Земле и все пертурбации происходят от соединенного магнетизма» двух больших «масс» - Земли и метеорной пыли;

Существует «земное магнетическое притяжение метеорной пыли и прямое воздействие последней на внезапные изменения температуры, особенно в отношении тепла и холода»;

Т.к. «наша земля со всеми другими планетами несется в пространстве, она получает большую часть космической пыли на свое северное полушарие, нежели на южное»; «…этим объясняется количественное преобладание континентов в северном полушарии и большее изобилие снега и сырости»;

- «Тепло, которое получает земля от лучей солнца, является, в самой большей степени, лишь третью, если не меньше, количества получаемого ею непосредственно от метеоров»;

- «Мощные скопления метеорного вещества» в межзвездном пространстве приводят к искажению наблюдаемой интенсивности звездного света и, следовательно, к искажению расстояний до звезд, полученных фотометрическим путем.

Ряд этих положений опережали науку того времени и были подтверждены последующими исследованиями. Так, исследования сумеречного свечения атмосферы, выполненные в 30-50-х гг. XX века, показали, что, если на высотах меньше 100 км свечение определяется рассеянием солнечного света в газовой (воздушной) среде, то на высотах более 100 км преобладающую роль играет рассеяние на пылинках. Первые наблюдения, выполненные с помощью искусственных спутников, привели к обнаружению пылевой оболочки Земли на высотах несколько сот километров, на что указывается в упомянутом письме Кут Хуми. Особый интерес представляют данные об искажениях расстояний до звезд, полученных фотометрическим путем. По существу это было указанием на наличие межзвездного поглощения, открытого в 1930 г. Тремплером, которое по праву считается одним из важнейших астрономических открытий 20 века. Учет межзвездного поглощения привел к переоценке шкалы астрономических расстояний и, как следствие, к изменению масштаба видимой Вселенной .

Некоторые положения этого письма - о влиянии космической пыли на процессы в атмосфере, в частности на погоду, - не находят пока научного подтверждения. Здесь необходимо дальнейшее изучение.

Обратимся еще к одному источнику метанаучного знания - Учению Живой Этики, созданному Е.И. Рерих и Н.К. Рерихом в сотрудничестве с Гималайскими Учителями - Махатмами в 20-30 годы ХХ века. Первоначально изданные на русском языке книги Живой Этики в настоящее время переведены и изданы на многих языках мира. В них уделяется большое внимание научным проблемам. Нас в данном случае будет интересовать все, что связано с космической пылью.

Проблеме космической пыли, в частности ее притоку на поверхность Земли, в Учении Живой Этики уделяется достаточно много внимания.

«Обращайте внимание на высокие места, подверженные ветрам от снежных вершин. На уровне двадцати четырех тысяч футов можно наблюдать особые отложения метеорной пыли» (1927-1929 гг.) . «Недостаточно изучают аэролиты, еще меньше уделяют внимания космической пыли на вечных снегах и глетчерах. Между тем Космический Океан рисует свой ритм на вершинах» (1930-1931 гг.) . «Пыль метеорная недоступна глазу, но дает очень существенные осадки» (1932-1933 гг.) . «На самом чистом месте самый чистый снег насыщен пылью земной и космической, - так наполнено пространство даже при грубом наблюдении» (1936 г.) .

Вопросам космической пыли большое внимание уделено и в «Космологических записях» Е.И. Рерих (1940 г.) . Следует иметь в виду, что Е.И.Рерих внимательно следила за развитием астрономии и была в курсе последних ее достижений; она критически оценивала некоторые теории того времени (20-30 годы прошлого столетия), например в области космологии, и ее представления подтвердились в наше время . Учение Живой Этики и Космологические записи Е.И. Рерих содержат целый ряд положений о тех процессах, которые сопряжены с выпадением космической пыли на поверхность Земли и которые можно обобщить следующим образом:

На Землю постоянно кроме метеоритов выпадают материальные частицы космической пыли, которые привносят космическое вещество, несущее информацию о Дальних Мирах космического пространства;

Космическая пыль изменяет состав почв, снега, природных вод и растений;

Особенно это относится к местам залегания природных руд, которые не только являются своеобразными магнитами, притягивающими космическую пыль, но и следует ожидать некоторой дифференциации ее в зависимости от вида руды: «Так железо и прочие металлы притягивают метеоры, особенно когда руды находятся в естественном состоянии и не лишены космического магнетизма» ;

Большое внимание в Учении Живой Этики уделяется горным вершинам, которые по утверждению Е.И. Рерих «…являются величайшими магнитными станциями» . «…Космический Океан рисует свой ритм на вершинах» ;

Изучение космической пыли может привести к открытию новых, еще не обнаруженных современной наукой минералов, в частности - металла, обладающего свойствами, помогающими хранить вибрации с дальними мирами космического пространства;

При изучении космической пыли могут быть обнаружены новые виды микробов и бактерий ;

Но что особенно важно, Учение Живой Этики открывает новую страницу научного познания - воздействия космической пыли на живые организмы, в том числе - на человека и его энергетику. Она может оказывать разновидные влияния на организм человека и некоторые процессы на физическом и, особенно, тонком планах .

Эти сведения начинают находить подтверждение в современных научных исследованиях. Так в последние годы на космических пылинках были обнаружены сложные органические соединения и некоторые ученые заговорили о космических микробах . В этом плане особый интерес представляют работы по бактериальной палеонтологии, выполненные в Институте палеонтологии РАН . В этих работах, помимо земных пород, исследовались метеориты. Показано, что найденные в метеоритах микроокаменелости представляют собой следы жизнедеятельности микроорганизмов, часть которых подобна цианобактериям. В ряде исследований удалось экспериментально показать положительное влияние космического вещества на рост растений и обосновать возможность влияния его на организм человека .

Авторы Учения Живой Этики настоятельно рекомендуют организовать постоянное наблюдение за выпадением космической пыли. И в качестве ее природного накопителя использовать ледниковые и снеговые отложения в горах на высоте свыше 7 тыс. м. Рерихи, живя долгие годы в Гималаях, мечтают о создании там научной станции. В письме от 13 октября 1930 г. Е.И. Рерих пишет: «Станция должна развиться в Город Знания. Мы желаем в этом Городе дать синтез достижений, потому все области науки должны быть впоследствии представлены в нем… Изучение новых космических лучей, дающих человечеству новые ценнейшие энергии, возможно только на высотах , ибо все самое тонкое и самое ценное и мощное лежит в более чистых слоях атмосферы. Также разве не заслуживают внимания все метеорические осадки, осаждающиеся на снежных вершинах и несомые в долины горными потоками?» .

Заключение

Изучение космической пыли в настоящее время превратилось в самостоятельную область современной астрофизики и геофизики. Эта проблема особенно актуальна, поскольку метеорная пыль является источником космического вещества и энергии, непрерывно привносимых на Землю из космического пространства и активно влияющих на геохимические и геофизические процессы, а также оказывающих своеобразное воздействие на биологические объекты, в том числе на человека. Эти процессы пока еще почти не изучены. В изучении космической пыли не нашли должного применения ряд положений, содержащихся в источниках метанаучного знания. Метеорная пыль проявляется в земных условиях не только как феномен физического мира, но и как материя, несущая энергетику космического пространства, в том числе - миров иных измерений и иных состояний материи. Учет этих положений требует разработки совершенно новой методики изучения метеорной пыли. Но важнейшей задачей по-прежнему остается сбор и анализ космической пыли в различных природных накопителях.

Список литературы

1. Иванова Г.М., Львов В.Ю., Васильев Н.В., Антонов И.В. Выпадение космического вещества на поверхность Земли - Томск: изд-во Томск. ун-та, 1975. - 120 с.

2. Murray I. On the distribution of volcanic debris over the floor of ocean //Proc. Roy. Soc. Edinburg. - 1876. - Vol. 9.- P. 247-261.

3. Вернадский В.И. О необходимости организованной научной работы по космической пыли //Проблемы Арктики. - 1941. - № 5. - С. 55-64.

4. Вернадский В.И. Об изучении космической пыли //Мироведение. - 1932. - № 5. - С. 32-41.

5. Астапович И.С. Метеорные явления в атмосфере Земли. - М.: Госуд. изд. физ.-мат. литературы, 1958. - 640 с.

6. Флоренский К.П. Предварительные результаты тунгусской метеоритной комплексной экспедиции 1961 г. //Метеоритика. - М.: изд. АН СССР, 1963. - Вып. XXIII. - С. 3-29.

7. Львов Ю.А. О нахождении космического вещества в торфе //Проблема Тунгусского метеорита. - Томск: изд. Томск. ун-та, 1967. - С. 140-144.

8. Виленский В.Д. Сферические микрочастицы в ледниковом покрове Антарктиды //Метеоритика. - М.: «Наука», 1972. - Вып. 31. - С. 57-61.

9. Голенецкий С.П., Степанок В.В. Кометное вещество на Земле //Метеоритные и метеорные исследования. - Новосибирск: «Наука» Сибирское отделение, 1983. - С. 99-122.

10. Васильев Н.В., Бояркина А.П., Назаренко М.К. и др. Динамика притока сферической фракции метеорной пыли на поверхности Земли //Астроном. вестник. - 1975. - Т. IX. - № 3. - С. 178-183.

11. Бояркина А.П., Байковский В.В., Васильев Н.В. и др. Аэрозоли в природных планшетах Сибири. - Томск: изд. Томск. ун-та, 1993. - 157 с.

12. Дивари Н.Б. О сборе космической пыли на леднике Туюк-Су // Метеоритика. - М.: Изд. АН СССР, 1948. - Вып. IV. - С. 120-122.

13. Гиндилис Л.М. Противосияние как эффект рассеяния солнечного света на частицах межпланетной пыли //Астрон. ж. - 1962. - Т. 39. - Вып. 4. - С. 689-701.

14. Васильев Н.В., Журавлев В.К., Журавлева Р.К. и др. Ночные светящиеся облака и оптические аномалии, связанные с падением Тунгусского метеорита. - М.: «Наука», 1965. - 112 с.

15. Бронштэн В.А., Гришин Н.И. Серебристые облака. - М.: «Наука», 1970. - 360 с.

16. Дивари Н.Б. Зодиакальный свет и межпланетная пыль. - М.: «Знание», 1981. - 64 с.

17. Назарова Т.Н. Исследование метеорных частиц на третьем советском искусственном спутнике Земли //Искусственные спутники Земли. - 1960. - № 4. - С. 165-170.

18. Астапович И.С., Федынский В.В. Успехи метеорной астрономии в 1958-1961 гг. //Метеоритика. - М.: Изд. АН СССР, 1963. - Вып. XXIII. - С. 91-100.

19. Симоненко А.Н., Левин Б.Ю. Приток космического вещества на Землю //Метеоритика. - М.: «Наука», 1972. - Вып. 31. - С. 3-17.

20. Hadge P.W., Wright F.W. Studies of particles for extraterrestrial origin. A comparison of microscopic spherules of meteoritic and volcanic origin //J. Geophys. Res. - 1964. - Vol. 69. - № 12. - P. 2449-2454.

21. Parkin D.W., Tilles D. Influx measurement of extraterrestrial material //Science. - 1968. - Vol. 159.- № 3818. - P. 936-946.

22. Ganapathy R. The Tunguska explosion of 1908: discovery of the meteoritic debris near the explosion side and the South pole. - Science. - 1983. - V. 220. - No. 4602. - P. 1158-1161.

23. Hunter W., Parkin D.W. Cosmic dust in recent deep-sea sediments //Proc. Roy. Soc. - 1960. - Vol. 255. - № 1282. - P. 382-398.

24. Sackett W. M. Measured deposition rates of marine sediments and implications for accumulations rates of extraterrestrial dust //Ann. N. Y. Acad. Sci. - 1964. - Vol. 119. - № 1. - P. 339-346.

25. Вийдинг Х.А. Метеорная пыль в низах кембрийских песчаников Эстонии //Метеоритика. - М.: «Наука», 1965. - Вып. 26. - С. 132-139.

26. Utech K. Kosmische Micropartical in unterkambrischen Ablagerungen //Neues Jahrb. Geol. und Palaontol. Monatscr. - 1967. - № 2. - S. 128-130.

27. Иванов А.В., Флоренский К.П. Мелкодисперсное космическое вещество из нижнепермских солей //Астрон. вестник. - 1969. - Т. 3. - № 1. - С. 45-49.

28. Mutch T.A. Abundances of magnetic spherules in Silurian and Permian salt samples //Earth and Planet Sci. Letters. - 1966. - Vol. 1. - № 5. - P. 325-329.

29. Бояркина А.П., Васильев Н.В., Менявцева Т.А. и др. К оценке вещества Тунгусского метеорита в районе эпицентра взрыва //Космическое вещество на Земле. - Новосибирск: «Наука» Сибирское отделение, 1976. - С. 8-15.

30. Мульдияров Е.Я., Лапшина Е.Д. Датировка верхних слоев торфяной залежи, используемой для изучения космических аэрозолей //Метеоритные и метеорные исследования. - Новосибирск: «Наука» Сибирское отделение, 1983. - С. 75-84.

31. Лапшина Е.Д., Бляхорчук П.А. Определение глубины слоя 1908 г. в торфе в связи с поисками вещества Тунгусского метеорита //Космическое вещество и Земля. - Новосибирск: «Наука» Сибирское отделение, 1986. - С. 80-86.

32. Бояркина А.П., Васильев Н.В., Глухов Г.Г. и др. К оценке космогенного притока тяжелых металлов на поверхность Земли //Космическое вещество и Земля. - Новосибирск: «Наука» Сибирское отделение, 1986. - С. 203 - 206.

33. Колесников Е.М. О некоторых вероятных особенностях химического состава Тунгусского космического взрыва 1908 г. // Взаимодействие метеоритного вещества с Землей. - Новосибирск: «Наука» Сибирское отделение, 1980. - С. 87-102.

34. Колесников Е.М., Бёттгер Т., Колесникова Н.В., Юнге Ф. Аномалии в изотопном составе углерода и азота торфов района взрыва Тунгусского космического тела 1908 г. //Геохимия. - 1996. - Т. 347. - № 3. - С. 378-382.

35. Бронштэн В.А. Тунгусский метеорит: история исследования. - М.: А.Д. Сельянов, 2000. - 310 с.

36. Труды Международной конференции «100 лет Тунгусскому феномену», Москва, 26-28 июня 2008 г.

37. Рерих Е.И. Космологические записи //У порога нового мира. - М.: МЦР. Мастер-Банк, 2000. - С. 235 - 290.

38. Чаша Востока. Письма Махатмы. Письмо XXI 1882 г. - Новосибирск: Сибирское отд. изд. «Детская литература», 1992. - С. 99-105.

39. Гиндилис Л.М. Проблема сверхнаучного знания //Новая Эпоха. - 1999. - № 1. - С. 103; № 2. - С. 68.

40. Знаки Агни-Йоги. Учение Живой Этики. - М.: МЦР, 1994. - С. 345.

41. Иерархия. Учение Живой Этики. - М.: МЦР, 1995. - С.45

42. Мир Огненный. Учение Живой Этики. - М.: МЦР, 1995. - Ч. 1.

43. Аум. Учение Живой Этики. - М.: МЦР, 1996. - С. 79.

44. Гиндилис Л.М. Читая письма Е.И. Рерих: конечна или бесконечна Вселенная? //Культура и Время. - 2007. - № 2. - С. 49.

45. Рерих Е.И. Письма. - М.: МЦР, Благотворительный фонд им. Е.И. Рерих, Мастер-Банк, 1999. - Т. 1. - С. 119.

46. Сердце. Учение Живой Этики. - М.: МЦР. 1995. - С. 137, 138.

47. Озарение. Учение Живой Этики. Листы Сада Мории. Книга вторая. - М.: МЦР. 2003. - С. 212, 213.

48. Божокин С.В. Свойства космической пыли //Соросовский образовательный журнал. - 2000. - Т. 6. - № 6. - С. 72-77.

49. Герасименко Л.М., Жегалло Е.А., Жмур С.И. и др. Бактериальная палеонтология и исследования углистых хондритов //Палеонтологический журнал. -1999. - № 4. - C. 103-125.

50. Васильев Н.В., Кухарская Л.К., Бояркина А.П. и др. О механизме стимуляции роста растений в районе падения Тунгусского метеорита //Взаимодействие метеорного вещества с Землей. - Новосибирск: «Наука» Сибирское отделение, 1980. - С. 195-202.

Сверхновая SN2010jl Фото: NASA/STScI

Астрономы впервые наблюдали в реальном времени образование космической пыли в ближайших окрестностях сверхновой, что позволило им объяснить это загадочное явление, происходящее в два этапа. Процесс начинается вскоре после взрыва, но продолжается ещё много лет, пишут исследователи в журнале "Nature".

Мы все состоим из звездной пыли, из элементов, которые и являются строительным материалом для новых небесных тел. Астрономы давно предполагали, что эта пыль образуется при взрыве звезд. Но как именно это происходит и как пылевые частицы не разрушаются в окрестностях галактик, где идёт активное оставалось до сих пор загадкой.

Этот вопрос впервые прояснили наблюдения, сделанные с помощью Very Large Telescope в обсерватории Паранал на севере Чили. Международная исследовательская группа под руководством Кристы Галл (Christa Gall) из датского университета Орхуса исследовали сверхновую, возникшую в 2010 году в галактике, удаленной от нас на 160 млн. световых лет. Исследователи в течение месяцев и первых лет наблюдали с каталожным номером SN2010jl в видимом и инфракрасном световом диапазоне с помощью спектрографа X-Shooter.

„Когда мы комбинировали данные наблюдений, мы смогли сделать первое измерение поглощения различных длин волн в пыли вокруг сверхновой, - объясняет Галл. - Это позволило нам узнать об этой пыли больше, чем известно было раньше". Таким образом стало возможным более подробно изучить различные размеры пылинок и их образование.

Как оказалось, пылевые частицы величиной более тысячной доли миллиметра образуются в плотном материале вокруг звезды относительно быстро. Размеры этих частиц удивительно велики для космических пылинок, что делает их устойчивыми к разрушению галактическими процессами. „Наше доказательство возникновения больших частиц пыли вскоре после взрыва сверхновой означает, что должен быть быстрый и эффективный способ их образования", - добавляет соавтор Йенс Хйорт (Jens Hjorth) из Университета Копенгагена. "Но мы пока не понимаем, как именно это происходит."

Тем не менее, у астрономов уже есть теория, базирующаяся на их наблюдениях. Исходя из неё, образование пыли протекает в 2 этапа:

Звезда выталкивает материал в своё окружающее пространство незадолго до взрыва. Затем идет и распространяется ударная волна сверхновой, за которой создается прохладная и плотная оболочка газа - окружающая среда, в которые могут конденсироваться и расти пылевые частицы из ранее вытолкнутого материала.
На второй стадии, через несколько сотен дней после взрыва сверхновой, добавляется материал, который был выброшен в самим взрывом и происходит ускоренный процесс образования пыли.

«В последнее время астрономы обнаружили много пыли в остатках сверхновых, которые возникли после взрыва. Тем не менее, они также нашли доказательства небольшого количества пыли, которая фактически возникла в самой сверхновой. Новые наблюдения объясняют, как может разрешаться это кажущееся противоречие", - пишет в заключение Криста Галл.

Космический рентгеновский фон

Колебания и волны: Характеристики различных колебательных систем (осцилляторов).

Разрыв Вселенной

Пылевые околопланетные комплексы: fig4

Свойства космической пыли

С. В. Божокин Санкт-Петербургский государственный технический университет	Содержание

Введение

Огромные межзвездные облака из светящихся разреженных газов получили название газовых диффузных туманностей . Одна из самых известных - туманность в созвездии Ориона , которая видна даже невооруженным глазом около средней из трех звездочек, образующих "меч" Ориона. Газы, ее образующие, светятся холодным светом, переизлучая свет соседних горячих звезд. В состав газовых диффузных туманностей входят главным образом водород , кислород , гелий и азот . Такие газовые или диффузные туманности служат колыбелью для молодых звезд, которые рождаются так же, как некогда родилась наша Солнечная система . Процесс звездообразования непрерывен, и звезды продолжают возникать и сегодня.

В межзвездном пространстве наблюдаются также диффузные пылевые туманности. Эти облака состоят из мельчайших твердых пылинок. Если вблизи пылевой туманности окажется яркая звезда, то ее свет рассеивается этой туманностью и пылевая туманность становится непосредственно наблюдаемой (рис. 1). Газовые и пылевые туманности могут вообще поглощать свет звезд, лежащих за ними, поэтому на снимках неба они часто видны как черные зияющие провалы на фоне Млечного Пути . Такие туманности называют темными. На небе южного полушария есть одна очень большая темная туманность, которую мореплаватели прозвали Угольным мешком. Между газовыми и пылевыми туманностями нет четкой границы, поэтому часто они наблюдаются совместно как газопылевые туманности.

Диффузные туманности являются лишь уплотнениями в той крайне разреженной межзвездной материи , которая получила название межзвездного газа . Межзвездный газ обнаруживается лишь при наблюдениях спектров далеких звезд, вызывая в них дополнительные. Ведь на большом протяжении даже такой разреженный газ может поглощать излучение звезд. Возникновение и бурное развитие радиоастрономии позволили обнаружить этот невидимый газ по тем радиоволнам, которые он излучает. Огромные темные облака межзвездного газа состоят в основном из водорода, который даже при низких температурах излучает радиоволны на длине 21 см. Эти радиоволны беспрепятственно проходят сквозь газ и пыль. Именно радиоастрономия помогла нам в исследовании формы Млечного Пути. Сегодня мы знаем, что газ и пыль, перемешанная с большими скоплениями звезд, образуют спираль, ветви которой, выходя из центра Галактики , обвивают ее середину, создавая нечто похожее на каракатицу с длинными щупальцами, попавшую в водоворот.

В настоящее время огромное количество вещества в нашей Галактике находится в виде газопылевых туманностей. Межзвездная диффузная материя сконцентрирована сравнительно тонким слоем в экваториальной плоскости нашей звездной системы. Облака межзвездного газа и пыли загораживают от нас центр Галактики. Из-за облаков космической пыли десятки тысяч рассеянных звездных скоплений остаются для нас невидимыми. Мелкая космическая пыль не только ослабляет свет звезд, но и искажает их спектральный состав . Дело в том, что когда световое излучение проходит через космическую пыль, то оно не только ослабляется, но и меняет цвет. Поглощение света космической пылью зависит от длины волны, поэтому из всего оптического спектра звезды сильнее поглощаются синие лучи и слабее - фотоны, соответствующие красному цвету. Этот эффект приводит к явлению покраснения света звезд, прошедших через межзвездную среду.

Для астрофизиков огромное значение имеет изучение свойств космической пыли и выяснение того влияния, которое оказывает эта пыль при изучении физических характеристик астрофизических объектов . Межзвездное поглощение и межзвездная поляризация света , инфракрасное излучение областей нейтрального водорода, дефицит химических элементов в межзвездной среде, вопросы образования молекул и рождение звезд - во всех этих проблемах огромная роль принадлежит космической пыли, рассмотрению свойств которой и посвящена данная статья.

Происхождение космической пыли

Космические пылинки возникают в основном в медленно истекающих атмосферах звезд - красных карликов , а также при взрывных процессах на звездах и бурном выбросе газа из ядер галактик . Другими источниками образования космической пыли являются планетарные и протозвездные туманности , звездные атмосферы и межзвездные облака. Во всех процессах образования космических пылинок температура газа падает при движении газа наружу и в какой-то момент переходит через точку росы , при которой происходит конденсация паров веществ , образующих ядра пылинок. Центрами образования новой фазы обычно являются кластеры . Кластеры представляют собой небольшие группы атомов или молекул, образующие устойчивую квазимолекулу. При столкновениях с уже сформировавшимся зародышем пылинки к нему могут присоединяться атомы и молекулы, либо вступая в химические реакции с атомами пылинки (хемосорбция), либо достраивая формирующийся кластер. В наиболее плотных участках межзвездной среды, концентрация частиц в которых см -3 , рост пылинки может быть связан с процессами коагуляции , при которых пылинки могут слипаться друг с другом, не разрушаясь при этом. Процессы коагуляции, зависящие от свойств поверхности пылинок и их температур, идут только в том случае, когда столкновения между пылинками происходят при низких относительных скоростях соударений.

На рис. 2 показан процесс роста кластеров космической пылинки с помощью присоединения мономеров . Получающаяся при этом аморфная космическая пылинка может представлять собой кластер атомов, обладающий фрактальными свойствами . Фракталами называются геометрические объекты : линии, поверхности, пространственные тела, имеющие сильно изрезанную форму и обладающие свойством самоподобия . Самоподобие означает неизменность основных геометрических характеристик фрактального объекта при изменении масштаба. Например, изображения многих фрактальных объектов оказываются очень похожими при увеличении разрешения в микроскопе. Фрактальные кластеры представляют собой сильно разветвленные пористые структуры, образующиеся в сильно неравновесных условиях при объединении твердых частиц близких размеров в одно целое. В земных условиях фрактальные агрегаты получаются при релаксации паров металлов в неравновесных условиях , при образовании гелей в растворах, при коагуляции частиц в дымах. Модель фрактальной космической пылинки показана на рис. 3. Отметим, что процессы коагуляции пылинок, происходящие в протозвездных облаках и газопылевых дисках , значительно усиливаются при турбулентном движении межзвездного вещества.

Ядра космических пылинок, состоящие из тугоплавких элементов , размером в сотые доли микрона образуются в оболочках холодных звезд при плавном истечении газа или во время взрывных процессов. Такие ядра пылинок устойчивы ко многим внешним воздействиям.

Напечатать