КОСМИЧЕСКАЯ ПЫЛЬ, твёрдые частицы с характерными размерами от около 0,001 мкм до около 1 мкм (и, возможно, до 100 мкм и более в межпланетной среде и протопланетных дисках), обнаруженные почти во всех астрономических объектах: от Солнечной системы до очень далёких галактик и квазаров. Характеристики пыли (концентрация частиц, химический состав, размер частиц и т. д.) значительно меняются от одного объекта к другому, даже для объектов одного типа. Космическая пыль рассеивает и поглощает падающее излучение. Рассеянное излучение с той же длиной волны, что и падающее, распространяется во все стороны. Излучение, поглощённое пылинкой, трансформируется в тепловую энергию, и частица излучает обычно в более длинноволновой области спектра по сравнению с падающим излучением. Оба процесса дают вклад в экстинкцию - ослабление излучения небесных тел пылью, находящейся на луче зрения между объектом и наблюдателем.
Пылевые объекты исследуют почти во всём диапазоне электромагнитных волн - от рентгеновского до миллиметрового. Электрическое дипольное излучение быстро вращающихся ультрамелких частиц, по-видимому, даёт некоторый вклад в микроволновое излучение на частотах 10-60 ГГц. Важную роль играют лабораторные эксперименты, в которых измеряют показатели преломления, а также спектры поглощения и матрицы рассеяния частиц - аналогов космических пылинок, моделируют процессы образования и роста тугоплавких пылинок в атмосферах звёзд и протопланетных дисках, изучают образование молекул и эволюцию летучих пылевых компонентов в условиях, похожих на существующие в тёмных межзвёздных облаках.
Космическую пыль, находящуюся в различных физических условиях, непосредственно изучают в составе упавших на поверхность Земли метеоритов, в верхних слоях земной атмосферы (межпланетная пыль и остатки небольших комет), при полётах КА к планетам, астероидам и кометам (околопланетная и кометная пыль) и за пределы гелиосферы (межзвёздная пыль). Наземные и космические дистанционные наблюдения космической пыли охватывают Солнечную систему (межпланетная, околопланетная и кометная пыль, пыль около Солнца), межзвёздную среду нашей Галактики (межзвёздная, околозвёздная и небулярная пыль) и других галактик (внегалактическая пыль), а также очень удалённые объекты (космологическая пыль).
Частицы космической пыли в основном состоят из углеродистых веществ (аморфный углерод, графит) и магниево-железистых силикатов (оливины, пироксены). Они конденсируются и растут в атмосферах звёзд поздних спектральных классов и в протопланетарных туманностях, а затем выбрасываются в межзвёздную среду давлением излучения. В межзвёздных облаках, особенно плотных, тугоплавкие частицы продолжают расти в результате аккреции атомов газа, а также при столкновении и слипании частиц друг с другом (коагуляции). Это ведёт к появлению оболочек из летучих веществ (в основном льдов) и к образованию пористых агрегатных частиц. Разрушение пылинок происходит в результате распыления в ударных волнах, возникающих после вспышек сверхновых звёзд, или испарения в процессе звездообразования, начавшемся в облаке. Оставшаяся пыль продолжает эволюционировать вблизи сформировавшейся звезды и позднее проявляется в форме межпланетного пылевого облака или кометных ядер. Парадоксально, но вокруг проэволюционировавших (старых) звёзд пыль является «свежей» (недавно образовавшейся в их атмосфере), а вокруг молодых звёзд - старой (проэволюционировавшей в составе межзвёздной среды). Предполагается, что космологическая пыль, возможно существующая в удалённых галактиках, сконденсировалась в выбросах вещества после взрывов массивных сверхновых звёзд.
Лит. смотри при ст. Межзвёздная пыль.
Откуда же берется космическая пыль? Наша планета окружена плотной воздушной оболочкой - атмосферой. В состав атмосферы, кроме известных всем газов, входят ещё и твёрдые частички - пыль.
В основном она состоит из частиц почвы, поднимающихся вверх под действием ветра. При извержении вулканов часто наблюдаются мощные пылевые облака. Над большими городами висят целые «пылевые шапки», достигающие высоты в 2-3 км. Число пылинок в одном куб. см воздуха в городах достигает 100 тысяч штук, в то время как в чистом горном воздухе их содержится всего несколько сотен. Однако пыль земного происхождения поднимается на сравнительно небольшие высоты - до 10 км. Вулканическая пыль может достигать высоты 40-50 км.
Происхождение космической пыли
Установлено присутствие пылевых облаков на высоте, значительно превышающей 100 км. Это так называемые «серебристые облака», состоящие из космической пыли.
Происхождение космической пыли чрезвычайно разнообразно: в неё входят и остатки распавшихся комет, и частицы вещества, выброшенного Солнцем и принесённого к нам силой светового давления.
Естественно, что под действием земного притяжения значительная часть этих космических пылинок медленно оседает на землю. Присутствие такой космической пыли было обнаружено на высоких снеговых вершинах.
Метеориты
Кроме такой, медленно оседающей космической пыли, в пределы нашей атмосферы ежедневно врываются сотни миллионов метеоров - то, что мы называем «падающими звёздами». Летя с космической скоростью в сотни километров в секунду, они сгорают от трения о частицы воздуха, не успев долететь до поверхности земли. Продукты их сгорания тоже оседают на землю.
Впрочем, среди метеоров есть и исключительно большие экземпляры, долетающие до поверхности земли. Так, известно падение большого Тунгусского метеорита в 5 часов утра 30 июня 1908 года, сопровождавшееся рядом сейсмических явлений, отмеченных даже в Вашингтоне (в 9 тысячах км от места падения) и свидетельствующих о мощности взрыва при падении метеорита. Профессор Кулик, с исключительной смелостью обследовавший место падения метеорита, нашёл чащу бурелома, окружающую место падения в радиусе сотен километров. Метеорита к сожалению, ему найти не удалось. Сотрудник Британского музея Кирпатрик в 1932 году совершил специальную поездку в СССР, но к месту падения метеорита даже не добрался. Впрочем, он подтвердил предположение профессора Кулика, оценившего массу упавшего метеорита в 100-120 тонн.
Облако космической пыли
Интересна гипотеза академика В. И. Вернадского, считавшего возможным падение не метеорита, а огромного облака космической пыли, шедшего с колоссальной скоростью.
Свою гипотезу академик Вернадский подтверждал появлением в эти дни большого количества светящихся облаков, двигавшихся на большой высоте со скоростью 300-350 км в час. Этой гипотезой можно было бы объяснить и то, что деревья, окружающие метеоритный кратер, остались стоять, в то время как расположенные далее были повалены взрывной волной.
Помимо Тунгусского метеорита известен ещё целый ряд кратеров метеоритного происхождения. Первым из таких обследованных кратеров можно назвать Аризонский кратер в «Каньоне Дьявола». Интересно, что близ него были найдены не только осколки железного метеорита, но и маленькие алмазы, образовавшиеся из углерода от большой температуры и давления при падении и взрыве метеорита.
Кроме указанных кратеров, свидетельствующих о падении огромных метеоритов весом в десятки тонн, существуют ещё и более мелкие кратеры: в Австралии, на острове Эзель и ряд других.
Помимо больших метеоритов, ежегодно выпадает довольно много более мелких - весом от 10-12 грамм до 2-3 килограмм.
Если бы Земля не была защищена плотной атмосферой, мы ежесекундно подвергались бы бомбардировке мельчайших космических частиц, несущихся со скоростью, превосходящей скорость пули.
Наука
Ученые заметили большое облако космической пыли, созданное вспышкой сверхновой.
Космическая пыль может дать ответы на вопросы о том, как на Земле появилась жизнь - зародилась ли она здесь или была занесена с кометами, упавшими на Землю, была ли здесь вода с самого ее начала или она была также занесена из космоса.
Недавний снимок облака космической пыли, которая произошла после вспышки сверхновой доказывает, что сверхновые звезды способны производить достаточно космической пыли для создания таких планет, как наша Земля.
Более того, ученые считают, что этой пыли хватит, чтобы создать тысячи таких планет как Земля .
Данные телескопа показывают теплую пыль (белый цвет), которая выжила внутри остатка сверхновой. Облако остатка сверхновой Стрелец А Восток показано синим цветом. Радиоизлучение (красный цвет) указывает на столкновение расширяющейся ударной волны с окружающими межзвездными облаками (зеленый цвет).
Стоит отметить, что космическая пыль участвовала в создании как нашей планеты, так и многих других космических тел. Она состоит из маленьких частиц размером до 1 микрометра.
Сегодня уже известно, что кометы содержат первичную пыль, которой миллиарды лет, и которая играла главную роль в образовании Солнечной системы. Исследовав эту пыль можно многое узнать о том, как начинала создаваться Вселенная и наша Солнечная система в частности, а также узнать больше о составе первой органической материи и воды.
По словам Райана Лау (Ryan Lau) из Корнелльского университета в Итаке, Нью-Йорк, вспышка, недавно заснятая телескопом, произошла 10 000 лет назад , и в результате образовалось облако пыли достаточного размера, чтобы из него получилось 7 000 планет, похожих на Землю .
Наблюдения сверхновой звезды (Supernova)
С помощью Стратосферной обсерватории ИК-астрономии (Stratospheric Observatory for Infrared Astronomy, SOFIA) , ученые изучили интенсивность излучений, и смогли посчитать общую массу космической пыли в облаке.
Стоит отметить, что SOFIA является совместным проектом НАСА и Германского центра авиации и космонавтики . Целью проекта является создание и использование телескопа системы Кассегрена на борту самолета Боинг-474 .
Во время полета на высоте 12-14 километров , телескоп с диаметром окружности 2,5 метра способен создавать фотографии космоса, приближенные по качеству к фотографиям, которые делают космические обсерватории.
Под руководством Лау, команда использовала телескоп SOFIA со специальной камерой FORCASTна борту, чтобы сделать инфракрасные снимки облака из космической пыли, также известной, как остаток сверхновой Стрелец А Восток. FORCAST является инфракрасной камерой обнаружения слабоконтрастных объектов.
Межзвездная пыль - это продукт разнообразных по своей интенсивности процессов, протекающих во всех уголках Вселенной, а ее невидимые частицы достигают даже поверхности Земли, летая в атмосфере вокруг нас.
Многократно подтвержденный факт - природа не любит пустоты. Межзвездное космическое пространство, представляющееся нам вакуумом, на самом деле заполнено газом и микроскопическими, размером в 0,01-0,2 мкм, частицами пыли. Соединение этих невидимых элементов рождает объекты огромной величины, своего рода облака Вселенной, способные поглощать некоторые виды спектрального излучения звезд, иногда полностью скрывая их от земных исследователей.
Из чего состоит межзвездная пыль?
Эти микроскопические частицы имеют ядро, которое формируется в газовой оболочке звезд и полностью зависит от ее состава. Например, из крупиц углеродных светил образуется графитовая пыль, а из кислородных - силикатная. Это интересный процесс, длящийся целыми десятилетиями: при остывании звезды теряют свои молекулы, которые улетая в пространство, соединяются в группы и становятся основой ядра пылинки. Далее формируется оболочка из атомов водорода и более сложных молекул. В условиях низких температур межзвездная пыль находится в виде кристалликов льда. Странствуя по Галактике, маленькие путешественники теряют часть газа при нагревании, но место улетевших молекул занимают новые.
Расположение и свойства
Основная часть пыли, которая приходится на нашу Галактику, сосредоточена в области Млечного Пути. Она выделяется на фоне звезд в виде черных полос и пятен. Несмотря на то, что вес пыли ничтожен в сравнении с весом газа и составляет всего 1%, она способна скрывать от нас небесные тела. Хотя частички друг от друга и отделяют десятки метров, но даже в таком количестве наиболее плотные области поглощают до 95% света, излучаемого звездами. Размеры газопылевых облаков в нашей системе действительно огромны, они измеряются сотнями световых лет.
Влияние на наблюдения
Глобулы Теккерея делают невидимой область неба, расположенную за ними
Межзвездная пыль поглощает большую часть излучения звезд, особенно в синем спектре, она искажает их свет и полярность. Наибольшее искажение получают короткие волны далеких источников. Микрочастицы, смешанные с газом, заметны в виде темных пятен на Млечном Пути.
В связи с этим фактором ядро нашей Галактики полностью скрыто и доступно для наблюдения только в инфракрасных лучах. Облака с высокой концентрацией пыли становятся практически непрозрачными, поэтому частицы, находящиеся внутри, не теряют свою ледяную оболочку. Современные исследователи и ученые считают, что именно они, слипаясь, образуют ядра новых комет.
Наукой доказано влияние гранул пыли на процессы образования звезд. Эти частицы содержат различные вещества, в том числе металлы, которые выступают катализаторами многочисленных химических процессов.
Наша планета каждый год увеличивает свою массу за счет падающей межзвездной пыли. Конечно, эти микроскопические частицы незаметны, а чтобы их найти и изучить исследуют дно океана и метеориты. Сбор и доставка межзвездной пыли стали одной из функций космических аппаратов и миссий.
При попадании в атмосферу Земли крупные частицы теряют свою оболочку, а мелкие незримо кружат годами вокруг нас. Космическая пыль вездесуща и схожа во всех галактиках, астрономы регулярно наблюдают темные черточки на лике далеких миров.
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.