Как выглядит космическая пыль. Отзыв: Космическая пыль: происхождение, виды, состав

Ф И З И К А

СВОЙСТВА КОСМИЧЕСКОЙ ПЫЛИ

С. В. БОЖОКИН

Санкт-Петербургский государственный технический университет

COSMIC DUST PROPERTIES

The main processes of the origin of dust and its physical properties are presented. The influence of dust on the processes of self infrared radiation and on interstellar light absorption is discussed. Different processes of the origin and evolution of dust are considered.

Рассмотрены происхождение космической пыли, ее состав и физические свойства. Обсуждается влияние космической пыли на процессы собственного инфракрасного излучения пыли и межзвездного поглощения света. Описываются возникновение и эволюция космической пыли.

www.issep.rssi.ru

ВВЕДЕНИЕ

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 .

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

Ф И З И К А

Рис. 1. Изображение галактики, заполненной космической пылью

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 линии поглощения. 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 которыхn 106 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.

Ф И З И К А

Рис. 2. Создание космической пылинки с помощью коагуляции атомных кластеров

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

Рис. 3. Фрактальная модель космической пылинки

образуются в оболочках холодных звезд при плавном истечении газа или во время взрывных процессов. Такие ядра пылинок устойчивы ко многим внешним воздействиям.

Потоки газа, давление излучения выносят пылинки в межзвездную среду, где они остывают до температуры T d ≈ 10–20 K. При этом на пылинку намерзает оболочка из “грязного” льда – молекул H2 O и молекул других соединений. Время роста оболочек составляет величину порядка 1010 лет. За это время пылинка может попасть в зону ионизованного водорода, в горячий корональный газ, в оболочку новой или сверхновой звезды, в спиральную ударную волну или ударную волну иного происхождения, где такая ледяная оболочка может испариться. За время такого путешествия процессы разрушения и создания ледяной оболочки пылинки могут многократно повторяться и в зависимости от этих процессов формируются состав пылинок и их распределение по размерам. Основным механизмом разрушения пылевых частиц является процесс выбивания поверхностных молекул при бомбардировке пылинки либо частицами окружающего газа, либо космическими лучами.

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

	С О Р О С О В С К И Й О Б РА З О В АТ Е Л Ь Н Ы Й Ж У Р Н А Л, ТОМ 6 , № 6 , 2 0 0 0

Ф И З И К А

новой в ее спектре появляется сильный избыток излучения в инфракрасном диапазоне, вызванный появлением пыли с температурой около T d ≈ 1000 K. Дальнейшая эволюция спектра показывает разлет и охлаждение возникшей пылевой оболочки.

СТРОЕНИЕ И СВОЙСТВА КОСМИЧЕСКОЙ ПЫЛИ

Микроскопические звездные пылевые частицы составляют примерно 0,05% массы всей Галактики, однако их роль в процессах эволюции ее вещества очень велика. Пылинки представляют собой мелкие кристаллические или аморфные образования, состоящие из силикатов, графита и, возможно, окислов металлов, покрытые сверху оболочкой из намерзших газов. В настоящее время нет единого мнения о химическом составе, форме и размерах пылинок. Перечислим основные модели, которые используются в астрофизике для объяснения свойств космической пыли.

Модель ледяных частиц

Согласно этой модели, пылевые частицы представляют собой ледяные частицы, состоящие из тугоплавкого ядра и оболочки из легких элементов. Все космические пылинки можно условно разделить на два класса: мелкие (их радиус меньше 0,01 мкм) и крупные частицы, которых примерно в тысячу раз меньше, чем мелких. В этой модели предполагается, что в крупные частицы вкраплены атомы магнитных элементов, которые придают пылинкам парамагнитные свойства. Такие частицы могут быть частично ориентированы в магнитном поле.

Модель МRN

В 1977 году Матис, Рампл и Нордсик (J. Mathis, W. Rumpl, K. Nordsieck. The Size Distribution of Interstellar Grain // Astrophys. J. 1977. Vol. 217. P. 425) выдвинули модель космической пыли, состоящей из смеси графитовых и силикатных сферических частиц. В рамках этой модели им удалось объяснить кривую межзвездного поглощения света с длинами волн λ= 1100–10 000Å . Частицы обоих сортов перемешаны почти поровну и имеют степенное распределение по радиусу пылинока с некоторым степенным показателемn (a ) ≈ 1/a q , где показатель степениq ≈ 3,5, а радиусы пылинок лежат в диапазоне 0,005

Модель оксидных пылинок

Модель оксидных пылинок представляет собой смесь мелких (а < 0,01 мкм) частиц, состоящих из двухатомных окислов MgO, SiO, СаO, FeO.

Следует отметить, что существует большая неопределенность при определении состава космических пылинок. В отличие от газа, для которого характерны спектры излучения или поглощения с множеством линий, позволяющих однозначно идентифицировать атомы, ионы и молекулы и, таким образом, определить содержание элементов и их соединений, твердые тела обладают непрерывным спектром с малым количеством размытых полос, делающих идентификацию неоднозначной. Важную информацию о составе пылинок может дать наблюдаемый в межзвездной среде дефицит многих элементов, особенно металлов, по сравнению с составом солнечной атмосферы. Этот дефицит элементов в газовой фазе межзвездной среды обычно связывают с тем, что данные элементы ушли на образование космических пылинок.

Налипание на космические пылинки электронов из межзвездного газа и фотоионизация пылинок ультрафиолетовым излучением приводят к тому, что пылинки оказываются электрически заряженными и их электрический заряд может достигать величин порядка десятка элементарных зарядов. Существующий на космической пылинке электрический заряд (сила Лоренца) привязывает эту пылинку к межзвездному магнитному полю, которое всегда присутствует в галактиках. Для характерных электрических зарядов и масс космических пылинок радиус Лармора при их движении по спирали в межзвездном магнитном поле с индукцией B ≈ 3 10−6 Гс равен 0,03 пк. Напомним, что в астрономии единица длины 1 парсек соответствует величине 1 пк = 3,0587 1018 см, что примерно равняется расстоянию, которое проходит световой луч за 3,26 года. Таким образом, ларморовский радиус оказывается много меньше характерных размеров большинства образований межзвездной среды, поэтому космические пылинки оказываются сцепленными с магнитным полем.

Заметим, что обнаружение углеродных цепочек в космосе в сочетании с возможностью лабораторного подтверждения их межзвездного происхождения привело физиков к неожиданному открытию. Было обнаружено, что гигантская молекула, состоящая из 60 атомов углерода C60 , названная фуллереном, и представляющая новую форму существования углерода , не только существует, но и способна образовываться самопроизвольно. Напомним, что под фуллеренами понимают пространственно сферически замкнутую структуру с sp 2 -гибридизацией атомов углерода, где каждый атом углерода связан с тремя ближайшими соседями. Пространственная структура фуллерена, состоящего из 60 атомов углерода C60 , напоминает структуру футбольного мяча, состоящего из 12 правильных пятиугольников и 20 правильных шестиугольников, в вершины которых помещены атомы углерода. Так, в 1982 году

Б О Ж О К И Н С. В. С В О Й С Т В А К О С М И Ч Е С К О Й П Ы Л И

Ф И З И К А

В. Кретмер и Д. Хафман (Kratschmer W .,Fostiropoulos K .,

Huffman D.R . // Nature. 1990. Vol. 347. P. 354) обнаружили загадочные особенности в спектре ультрафиолетового излучения угольной пыли, которая получается в углеродной дуге при моделировании межзвездной пыли (см. ).

ОПТИЧЕСКОЕ ПОГЛОЩЕНИЕ ПЫЛЬЮ

Конечно, космические пылинки приводят к ослаблению света звезд, рассеивая и поглощая их излучение. Межзвездное поглощение света проявляется в виде раздвоения Млечного Пути, которое вызвано поглощением света космической пылью, расположенной вблизи галактической плоскости. В оптическом диапазоне длин волн величина ослабления обратно пропорциональна длине волны и из-за этого возникает явление покраснения цвета звезд. В направлении большинства звезд в Галактике на кривой межзвездного поглощения выделяется ярко выраженный пик вблизи длины волны λ ≈ 2200Å . При интерпретации наблюдений межзвездного поглощения света чаще всего используется модель одноили многослойных сферических пылинок. В настоящее время физики разрабатывают теорию оптических свойств космических пылинок, поверхность которых имеет сложную фрактальную структуру.

Энергия поглощенного фотона преобразуется в тепловое движение частиц пылинки. При этом происходит излучение пылинок в непрерывном спектре, причем их спектр в общих чертах подобен планковскому и находится в инфракрасном диапазоне длин волн. При анализе инфракрасного излучения (ИК) Галактики излучение космической пыли играет огромную роль. Достаточно сказать, что инфракрасная светимость пыли составляет примерно 30% полной светимости звезд Галактики. Так, например, основная часть ультрафиолетового излучения молодых звезд перерабатывается в инфракрасное излучение пыли.

Обладая большой способностью к излучению, космическая пыль является главным охладителем межзвездной среды, а значит, непосредственно способствует процессам звездообразования. Температура является одной из важнейших характеристик пылевой частицы. Равновесную температуру пылевых частиц рассчитывают из условия баланса процессов нагрева и охлаждения. Температуру космической пылинки T d можно оценить следующим образом. Известно, что эффективной температурой звездыT * называется температура абсолютно черного тела, мощность излучения которого с единицы поверхности равна мощности излучения данной звезды. Используя это определение и закон Стефа- на–Больцмана, можно выразить светимость звездыL через радиус звездыR * и эффективную температуру ее поверхностиT * соотношением


	πR *

где σ – постоянная Стефана–Больцмана, равная σ = = 5,67 10−5 эрг см−2 с−1 град−4 . Если пылинка, имеющая радиусa , представляет собой абсолютно черное тело и находится на расстоянииr от звезды, то температура поверхности пылинкиТ d может быть оценена из условия баланса

	4πR	πa 2
σT d	4πR	----------
		4πr 2

который выражает равенство энергии, падающей на пылинку, и энергии, которую испускает пылинка.

По температуре все пылинки можно условно разделить на три класса. Основная масса пыли является холодной: T d ≈ 15–20 K. Такая пыль заполняет весь диск Галактики, конденсируясь в крупных молекулярных облаках, и нагревается лишь рассеянным излучением всех звезд. Эта компонента вносит примерно 30% в инфракрасную светимость пыли. Вторая группа космической пыли имеет температуруT d ≈ 30–40 K, и эта пыль нагревается от соседства с горячими О- и В-звездами, с этой пылью связана половина ИК-излучения Галактики. Эта пыль излучает в диапазоне λ< 100 мкм и служит хорошим индикатором областей звездообразования. Третьей группой является горячая пыль, имеющая температуруT d ≈250–500 K. Такая пыль встречается в протяженных атмосферах звезд-гигантов спектрального класса M и делает такие звезды источниками мощного ИК-излучения.

Наблюдаемое явление межзвездной поляризации света указывает на то, что форма пылинок отлична от сферической. Это происходит из-за того, что магнитный момент пылинки, который обусловлен тем, что в состав космической пыли входят металлы, обладающие парамагнетизмом, ориентируется вдоль силовых линий межзвездного магнитного поля.

СИНТЕЗ МОЛЕКУЛ НА ПОВЕРХНОСТИ ПЫЛИНОК

Известно, что в космосе обнаружено уже около сотни различных молекул, среди которых много молекул, которые являются органическими соединениями. Сам по себе это нетривиальный факт, поскольку при сверхнизких температурах и плотностях, наблюдающихся в межзвездной среде, химические реакции практически не идут. Лишь квантовая химия может принципиально разрешить этот парадокс. Оказывается, даже при низкой температуре 5–10 K химические реакции не прекращаются: они продолжаются внутри и на поверхности пылинок. Атомы, адсорбируясь на поверхности пылинки при столкновениях с ней, обладают некоторой

В настоящее время радиоастрономы показали, что огромные темные межзвездные облака содержат многие сложные молекулы (метанол, окись углерода, формальдегид, этанол, синильную кислоту, муравьиную кислоту и др.). Молекулярная радиоастрономия позволила идентифицировать все эти молекулы по их вращательным спектрам в микроволновой области. Молекулы играют важную роль в коллапсе межзвездных облаков, приводящем к образованию звезд. В результате гравитационного притяжения межзвездные облака коллапсируют и нагреваются, а выделяющаяся при этом энергия испускается за счет вращательных переходов (главным образом молекул CO). Этот процесс вызывает дальнейший коллапс облака, приводящий в конечном итоге к таким давлениям и температурам, при которых формируются новые звезды и планеты.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Изучение свойств космической пыли в настоящее время стало самостоятельной областью современной астрофизики. Физика сверхмалых частиц – космических пылинок является наукой, объединяющей основные идеи физики атомного ядра, физики сверхмалых кластеров и физики твердого тела. Особый интерес при этом уделяется изучению свойств аморфных космичес-

ких пылинок, имеющих сложную форму. Космическая пыль играет огромную роль при объяснении многих астрофизических явлений: межзвездного поглощения света, межзвездной поляризации, инфракрасного излучения, охлаждения межзвездной среды. На поверхности космических пылинок могут происходить химические реакции формирования молекул из атомов. Процессы взаимодействия газа, пыли и излучения, физические характеристики пылинок, процессы их эволюции – вот далеко не полный перечень тех вопросов, решение которых поможет астрофизикам объяснить многие интересные наблюдательные данные.

ЛИТЕРАТУРА

1. Хабер Х . Звезды. М.: Слово, 1989. 48 c.

2. Бочкарев Н.Г . Основы физики межзвездной среды. М.: Издво МГУ, 1991. 352 с.

3. Вощинников Н.В . Межпланетная и межзвездная среда // Итоги науки и техники. Исследование космического пространства. ВИНИТИ, 1986. Т. 25. С. 98.

4. Золотухин И.В. Фракталы в физике твердого тела // Соросовский Образовательный Журнал. 1998. № 7. С. 108–113.

5. Жиков В.В . Фракталы // Соросовский Образовательный Журнал. 1996. № 12. С. 109–117.

6. Вишик М.И . Фрактальная размерность множеств // Соросовский Образовательный Журнал. 1998. № 1. С. 122–134.

7. Wright E.L. Fractal Dust Grain around R CrB Stars // Astrophys. J. 1989. Vol. 346. P. L89.

8. Мастеров В.Ф. Физические свойства фуллеренов // Соросовский Образовательный Журнал. 1997. № 1. С. 92–99.

9. Крото Г. Симметрия, космос, звезды и С60 // Успехи физ. наук. 1998. Т. 168, № 3. С. 342.

Рецензент статьи А.М. Черепащук

Сергей Валентинович Божокин, кандидат физико-ма- тематических наук, доцент кафедры “Теоретическая физика” Санкт-Петербургского государственного технического университета. Область научных интересов – астрофизика, биофизика. Автор более 40 статей и двух книг.

Б О Ж О К И Н С. В. С В О Й С Т В А К О С М И Ч Е С К О Й П Ы Л И

Ученые Гавайского университета сделали сенсационное открытие — космическая пыль содержит органические вещества , включая и воду, что подтверждает возможность переноса различных форм жизни из одной галактики в другую. Кометы и астероиды, курсирующие в космосе, регулярно приносят в атмосферу планет массы звездной пыли. Таким образом, межзвездная пыль выступает в роли своеобразного «транспорта», который может доставлять воду с органикой на Землю и к прочим планетам Солнечной системы. Возможно, когда-то, поток космической пыли привел к зарождению жизни на Земле. Не исключено, что жизнь на Марсе, существование которой вызывает много споров в ученых кругах, могла возникнуть таким же образом.

Механизм образования воды в структуре космической пыли

В процессе передвижения в космосе поверхность частиц межзвездной пыли облучается , что приводит к образованию соединений воды. Более подробно этот механизм можно описать так: ионы водорода, присутствующие в солнечных вихревых потоках, бомбардируют оболочку космических пылинок, выбивая отдельные атомы из кристаллической структуры силикатного минерала — основного строительного материала межгалактических объектов. В результате данного процесса высвобождается кислород, который входит в реакцию с водородом. Таким образом, формируются молекулы воды, содержащие включения органических веществ.

Сталкиваясь с поверхностью планеты, астероиды, метеориты и кометы приносят на ее поверхность смесь воды и органики

То, что космическая пыль — спутница астероидов, метеоритов и комет, несет в себе молекулы органических соединений углерода, было известно и раньше. Но то, что звездная пыль транспортирует еще и воду, доказано не было. Только сейчас американские ученые впервые обнаружили, что органические вещества переносятся частицами межзвездной пыли совместно с молекулами воды.

Как вода попала на Луну?

Открытие ученых из США может помочь приподнять завесу таинственности над механизмом формирования странных ледовых образований . Несмотря на то, что поверхность Луны полностью обезвожена, на ее теневой стороне при помощи зондирования было обнаружено соединение ОН. Данная находка свидетельствует в пользу возможного присутствия воды в недрах Луны.

Обратная сторона Луны сплошь покрыта льдами. Возможно, именно с космической пылью попали на ее поверхность молекулы воды много биллионов лет тому назад

Со времен эры луноходов Apollo в исследовании Луны, когда на Землю были доставлены пробы лунного грунта, ученые пришли к выводу, что солнечный ветер вызывает изменения в химическом составе звездной пыли, покрывающей поверхности планет. О возможности образования молекул воды в толще космической пылина Луне еще тогда шли дебаты, однако доступные на тот момент аналитические методы исследований были не в состоянии либо доказать, либо опровергнуть данную гипотезу.

Космическая пыль — носитель жизненных форм

За счет того, что вода образовывается в совсем небольшом объеме и локализуется в тонкой оболочке на поверхности космической пыли , только сейчас стало возможным увидеть ее при помощи электронного микроскопа высокого разрешения. Ученые считают, что подобный механизм перемещения воды с молекулами органических соединений возможен и в других галактиках, где вращается вокруг «родительской» звезды. В своих дальнейших исследованиях ученые предполагают более подробно идентифицировать, какие неорганические и органические вещества на основе углерода присутствуют в структуре звездной пыли.

Интересно знать! Экзопланета — это такая планета, которая находится вне Солнечной системы и вращается вокруг звезды. На данный момент в нашей галактике визуально обнаружено порядка 1000 экзопланет, образующих около 800 планетных систем. Однако непрямые методы детектирования свидетельствуют о существовании 100 млрд. экзопланет, из которых 5-10 млрд. обладают параметрами, схожими с Землей, то есть являются . Значительный вклад в миссию поиска планетарных групп, подобных Солнечной системе, сделал астрономический спутник-телескоп Кеплер, запущенный в космос в 2009 году, совместно с программой «Охотники за планетами» (Planet hunters).

Как могла возникнуть жизнь на Земле?

Весьма вероятно, что кометы, путешествующие в пространстве с высокой скоростью, способны при столкновении с планетой создать достаточно энергии, чтобы из компонентов льда начался синтез более сложных органических соединений, в том числе молекул аминокислот. Аналогичный эффект возникает при столкновении метеорита с ледяной поверхностью планеты. Ударная волна создает тепло, которое запускает процесс формирования аминокислот из отдельных молекул космической пыли, обработанной солнечным ветром.

Интересно знать! Кометы состоят из больших глыб льда, сформированных путем конденсации водяного пара на начальном этапе создания Солнечной системы, приблизительно около 4.5 биллионов лет тому назад. В своей структуре кометы содержат углекислый газ, воду, аммиак, метанол. Эти вещества при столкновении комет с Землей, на ранней стадии ее развития, могли продуцировать достаточное количество энергии для производства аминокислот — строительных белков, необходимых для развития жизни.

Компьютерное моделирование продемонстрировало, что ледяные кометы, разбившиеся о поверхность Земли миллиарды лет тому назад, возможно, содержали пребиотические смеси и простейшие аминокислоты типа глицина, из которых, впоследствии, и зародилась жизнь на Земле.

Количество энергии, высвобождающейся при столкновении небесного тела и планеты, достаточно для запуска процесса формирования аминокислот

Ученые обнаружили, что ледяные тела с идентичными органическими соединениями, присущими кометам, можно найти внутри Солнечной системы. Например, Энцелад — один из спутников Сатурна, или Европа — спутник Юпитера, содержат в своей оболочке органические вещества , смешанные со льдом. Гипотетически, любая бомбардировка спутников метеоритами, астероидами или кометами может привести к возникновению жизни на данных планетах.

Вконтакте

В науке воображение особенно востребовано. Это не только математика или логика, но нечто между красотой и поэзией.
- Мария Митчелл

Глядя на необъятность ночного неба, где есть несколько облачков, нет Луны, в достаточно тёмное время суток, вы увидите не просто тысячи крохотных белых точек, освещающих чёрный навес ночи.

Хотя в среднем звёзды белого цвета, тому есть важная причина. Наши глаза в результате эволюции привыкли видеть очень узкую часть спектра, известную нам, как видимый свет, от фиолетового цвета с длиной волны в 400 нм, до красного света с 700 нм.

По сути, эти длины волн ничем особым не выделяются, просто так получилось. Но это случилось на поверхности Земли, которая днём освещена Солнцем!

Это значит, что звёзды, горящие при температурах выше, чем Солнце, будут казаться нам голубыми, а более холодные будут казаться, по мере уменьшения, жёлтыми, оранжевыми, и даже красными. В южном полушарии вид Южного креста и оконечных звёзд демонстрирует этот контраст.

В обоих полушариях великое зимнее созвездие, Орион (восходящий в сентябре в 2 часа утра), включает звёзды, варьирующиеся от тёмно-оранжевого Бетельгейзе до ярко-голубых звёзд в поясе.

И хотя эти звёзды на изображениях такие цветастые, это мало что объясняет.

На обеих картинках можно найти продолжительные красноватые регионы. Это явно не холодные красные звёзды. Картинка «астрономическое изображение дня», появившаяся накануне написания этой статьи, показывала в крупном масштабе этот красноватый регион туманности в Орионе с изображения выше.

Эта замечательная туманность имеет два видимых для человеческих глаз цвета, из тех, что можно встретить в пыльных регионах космоса. Синяя туманность слева ярко контрастирует с большим красным свечением справа.

Оказывается, что районы космоса, светящиеся красным, встречаются немного чаще, но и синих районов также хватает. Вопрос, над которым вы наверняка размышляете, это – отчего так? Давайте подробнее рассмотрим находящийся недалеко пояс Ориона.

Даже если звезда и не голубая, её отражательная туманность обычно голубого цвета (с некоторыми исключениями), по той же причине, почему небо голубое: космическая пыль, как и атмосфера Земли, лучше рассеивает голубой цвет, чем красный!

И когда свет сталкивается с нейтральным, не ионизированным, газом, то красный свет просто проходит насквозь, с отражением лишь небольшой его части, а голубой рассеивается во всех направлениях, в том числе и в нашем!

Поэтому, смотря на огромный комплекс молекулярных облаков в созвездии Ориона – в сотни световых лет в поперечнике – можно увидеть, что он наполнен как испускающими, так и отражательными туманностями, а ещё и тёмными полосками поглощающей пыли!

Вот так горячие звёзды, водород, более тяжёлые элементы и рассеивающая свет пыль, вместе со светом, исходящим от всех окружающих звёзд, работают вместе над освещением глубин космоса всем спектром видимого света!

Если вы начали представлять, что можно было бы увидеть, если бы вместо крохотной части видимого спектра мы могли бы видеть всё, от гамма-лучей до радиоволн, поздравляю! Вы только что поняли, зачем нам нужны телескопы, чувствительные к такому разнообразию длин волн, и почему мы используем композиции ложных цветов со всей этой информацией.

Большое разнообразие информации, видимой нашими глазами, покрывает лишь 1/60 долю всех длин волн электромагнитного спектра на логарифмической шкале! Так что радуйтесь тому, что видите, и причинам, почему оно именно такого света, но не верьте, что существует лишь то, что вы видите. Существует целая Вселенная, и каждый день наука помогает нам видеть её и понимать её ещё чуть больше. Не забывайте, как важно смотреть.

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.

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