Доброго времени суток дорогие друзья, подписчики, читатели и гости моего канала. Сегодня более подробно разберем загадку, расположенную на задворках нашей Солнечной системы.
Мы оказались в преисподней мгле,
У ног гиганта, на равнине гладкой,
И я дивился шедшей вверх скале,
Как вдруг услышал крик: «Шагай с оглядкой!
Ведь ты почти что на головы нам,
Злосчастным братьям, наступаешь пяткой!»
Я увидал, взглянув по сторонам,
Что подо мною озеро, от стужи
Подобное стеклу, а не волнам.
В разгар зимы не облечен снаружи
Таким покровом в Австрии Дунай,
И дальний Танаис твердеет хуже;
Когда бы Тамбернику невзначай
Иль Пьетрапане дать сюда свалиться,
У озера не хрустнул бы и край.
И как лягушка выставить ловчится,
Чтобы поквакать, рыльце из пруда,
Когда ж ее страда и ночью снится,
Так, вмерзши до таилища стыда
И аисту под звук стуча зубами,
Синели души грешных изо льда.
Так Данте Алигьери описывал девятый круг Ада в трилогии "Божественная комедия". Возможно Данте был бы удивлен узнав, что описанные им условия вполне себе существуют в реальности. В прочем, может быть он об этом знал.
Ведь Ад по Данте имеет 9 кругов. Так же как Солнечная система имеет 9 планет. Точнее имела.
Напомню, что сегодня Солнечная система насчитывает 8 планет. Первые четыре планеты являются представителями "земной" группы. Меркурий, Венера, Земля и Марс. Хотя по поводу Меркурия все-таки есть неточности. Судя по небольшим размерам Меркурий скорее подходит под определение "заблудившейся луны", который возможно, вращался изначально вокруг Венеры. Но из-за давней катастрофы он потерял свою орбиту и далее был захвачен гравитацией Солнца. Но это не точно. В любом случае первые четыре планеты состоят из твердых материалов - силикатов и металлов.
Четыре более удалённые от Солнца планеты, называемые планетами-гигантами, — Юпитер, Сатурн, Уран и Нептун — намного более массивны, чем планеты земной группы. Крупнейшие планеты-гиганты, входящие в состав Солнечной системы, — Юпитер и Сатурн — состоят главным образом из водорода и гелия и поэтому относятся к газовым гигантам; меньшие планеты-гиганты — Уран и Нептун — помимо водорода и гелия, преимущественно содержат воду, метан и аммиак, такие планеты выделяются в отдельный класс «ледяных гигантов». Шесть планет из восьми имеют естественные спутники по типу нашей родной Луны. Некоторые "Луны" претендуют на звание карликовых планет, такие как Титан и Энцелада, вращающиеся во круг Сатурна. Или Ганимед, Калисто, Ио и Европа, вращающиеся во круг Юпитера. По сути Солнечная система в Солнечной системе (как государство в государстве). Юпитер, Сатурн, Уран и Нептун окружены так же кольцами пыли и других частиц.
Последняя планета Солнечной системы была открыта в 1930 году. И названа в честь бога подземного царства греко-римской мифологии - Плутон. Так как он находился на самом далеком расстоянии от Солнца. Там практически всегда ночь, вечный холод, при котором любые газы становятся твердым состоянием, минуя жидкое. Это абсолютно мертвая планета. Но опять же, а планета ли это вообще?
В 2006 году Международный астрономический союз (далее МАС) все таки дал четкое определение того, что считать планетой. Дьявол кроется в деталях. Полноценная планета должна обладать размерами, плотностью и массой соответствующие таковому термину. Все, что меньше Меркурия уже полноценной планетой не считается. Тем более газовыми гигантами. Однако споры на эту тему продолжаются и сегодня. Так например диаметр Ганимеда на 8% больше Меркурия. У науки по этому поводу возник спорный вопрос: либо Ганимед и ему подобные признать полноценными планетами, либо статуса таковой лишить Меркурий.
Собственно и по Плутону тоже не все так однозначно. В том же МАС ряд астрофизиков и астрономов требуют Плутону вернуть его былой статус. Но как быть с другими объектами Солнечной системы, находящиеся за пределами орбиты Нептуна? Вы их не видите, а они там есть!
Речь тут идет про три карликовые планеты - Квавар, Седна и Эрида.
История Эриды.
Напомню, что Эрида в греческой мифологии хуже серого кардинала, во время очередного девишника на Олимпе, подложила в вазу с фруктами простое яблочко, красненькое такое, на котором виднелась нехитрая надпись "Самой прекрасной". За столом, чисто "случайно", сидели как раз три самые важные дамы Олимпа - Афродита, Гера и Афина. Все были красавицами как на подбор, ну, это конечно с нашей, мужской точки зрения. А вот с женской - каждая считала себя прекрасней остальных! Результат - ссора между тремя заклятыми "подругами". Знакомо, правда? Не случайно, дабы не найти приключения на свою пятую точку, имеет место быть народная мудрость "Когда женщины дерутся, мужчине лучше не влезать!"
Зевс спрятался в местном борделе, Гефест захромал с Аресом в винный погребок Диониса, а Афина была не замужем. Так как во время ссоры, переросшая в потасовку, стали использоваться стулья, хрустальные вазы и утюги, и все это под громкий аккомпанемент ненормативной лексики, остальные божественные лица мужского пола так же разошлись кто-куда. За всем этим бедламом никто так и не услышал тихого ехидного хихиканья самой Эриды. Однако ссора вскоре закончилась, так как ни одна претендентка на звание "Самой прекрасной" не могла как-то значительно пострадать в силу своего бессмертия. Не считая разорванных платьев, разбитой о стену вазы, пары выдранных прядей волос и помятой гордости.
Отдышавшись, приведя себя более-менее в порядок, замазав синяки тоналкой, барышни решили выбрать помощь зала смертного из королевского рода, дабы именно он решил, таки кому сей фрукт принадлежит. Ну а зная норов богов, в случае "неверного" ответа, можно смертного и покарать. Им оказался не целованный юноша Парис, сын Приама, царевич Трои. Что там было дальше, известно всем, кто знаком с бессмертной поэмой Гомера "Илиада" — "... гори, пылай великая Троя!..."
Ну а теперь реальность.
Наша Эрида тоже внесла смуту в астрономических кругах. Так, как если бы Парис, сын Приама, после того как белёсая жижа, с силой напорной струи из брандспойта, вдарила в мозг, угнал бы в Трою не Елену Прекрасную, а главу Международного астрономического союза Эвину ван Дисхук.
Эта карликовая планета находится гораздо дальше от Земли, чем Плутон, который удаляется от Солнца на максимальное расстояние 49 а.е. Эрида же бывает гораздо дальше – в 97 а.е. от Солнца. Почти в два раза. И почти всю историю человечества тихо и ехидно посмеивалась над астрономами.
Изучение такого тела, как Эрида, находящегося на таком колоссальном расстоянии, с помощью наземных и космических телескопов — настоящий вызов современной науке. Один из способов сделать это — измерить доходящий от него до нас свет. Который, конечно же, является отражённым светом Солнца.
Да, несмотря на то, что Солнце на Эриде будет, как на нашем ночном небе небольшой, но яркой звездой, однако, физически, свет, излучаемый Солнцем до Эриды все-же доходит.
Когда были сделаны первые измерения, учёные предположили, что поверхность Эриды отражает солнечный свет так же, как поверхность Плутона. И это заставило их ошибочно полагать, что новая планета больше, чем последняя. Однако более поздние измерения позволили установить, что планеты неодинаково отражают солнечный свет. Оказалась, что Эрида намного ярче Плутона. И поэтому её размеры были определены неправильно. Карликовая планета оказалась меньше Плутона. И снова ехидное "хи-хи"!
Судя по всему, Эрида хранит самые неожиданные секреты. Чтобы совершить оборот вокруг Солнца, этому космическому телу требуется 557 лет. Однако его орбита очень вытянута. И по этой причине Эрида иногда подлетает к Солнцу ближе, чем Плутон. А иногда бывает вдвое дальше, в самых холодных районах Солнечной системы.
И в эти моменты тонкая метановая атмосфера Эриды замерзает, покрывая поверхность карликовой планеты тонким белым слоем, очень эффективно отражающим солнечный свет. Во многих источниках до сих пор можно увидеть информацию, что Эрида аж на 27% больше Плутона, что конечно же неверно.
История Квавар.
С Квавар не так все весело. Его название - это название коренного населения индейцев, живших на территории современного Лос-Анджелеса (США).
Сегодня нам известно не так много об этой планете, так как открыта она в 2002 году. Однако что-то все-таки нам известно.
Во первых эта маленькая планетёнка (её диаметр около 1100 километров) имеет пояс из собственных колец подобно Сатурну. Обнаружение колец у столь отдалённого и малого объекта само по себе является настоящим открытием. Но удивительно, на самом деле, не только это. Оказалось, что эти кольца вращаются вокруг Квавара на гораздо большем расстоянии от его поверхности, чем это допускает орбитальная механика!
Квавар на данный момент официально не является карликовой планетой. Однако многие астрономы относят объект именно к этому классу. Поскольку считают, что Квавар обладает достаточной плотностью для поддержания гидростатического равновесия. А еще Квавар интересен тем, что у него есть свой собственный спутник: Вейвот.
Поскольку у Квавара имеется спутник, его массу можно рассчитать по третьему закону Кеплера. Плотность объекта составляет около 2,2 г/см³, а диаметр — 1100 км. Оба этих факта указывают на то, что Квавар является карликовой планетой. Майкл Браун рассчитал, что каменистые тела входят в гидростатическое равновесие при радиусе от 900 км, а ледяные — при радиусе 200—400 км. Масса Квавара сильно превышает 1,6⋅1021 кг, минимальную массу, необходимую для принятия круглой формы, и составляет 5⋅1021 кг. Браун утверждает, что Квавар «просто должен быть» карликовой планетой. Анализ световых кривых и амплитуд показывает лишь небольшие отклонения, что позволяет предположить, что Квавар действительно является сфероидом с небольшими пятнами альбедо (пятна расположения водяных кристаллов льда) и, следовательно, карликовой планетой.
А вот астрономом Эриком Асфогом была предложена идея, что Квавар в прошлом мог столкнуться с более крупным телом, из-за чего его мантия была разрушена и осталось только более плотное ядро. Под «мантией» подразумевается 300—500-километровый в толщину слой льда, из-за которого карликовая планета была крупнее. Из-за столкновения с телом размером с Плутон или даже с Марс весь этот слой был уничтожен. Однако, эта теория утратила актуальность в связи с тем, что Асфог предложил её тогда, когда плотность Квавара оценивали в 4,2 г/см³. Поскольку позднее её переоценили до 2 г/см³, такая теория перестала быть вероятной.
И наконец Седна.
Конечно же нет, это далеко не полный список карликовых планет в Солнечной системе за пределами Нептуна. Есть еще Орк, Салация и еще порядка 3000 объектов в Поясе Койпера. Просто нет столько имен греческих богов. Собственно богиня, которая представлена тут, гречанкой и не является. В конце концов есть еще боги Египта, Рима, Славянские, Ассиро-Вавилонские и Скандинавские боги. Но не будем долго томить себя.
Итак, Седна. Великая богиня Седна передана нам чукотскими и эскимосскими народами Крайнего Севера. Великий дух Седна управляла северными зверями - тюлени, моржи, белые медведи, касатки и прочими млекопитающими Севера. Согласно одному из мифов, Седна, подобно растолстевшей Ариэль с характером беременной женщины и таким же аппетитом, ела всё подряд. От огурцов со сгущенкой до ананасов с майонезом и чуть было не отгрызла руку своему мужу - богу-создателю Ангуте.
Ему не понравилось быть в роли закуски и как в одной известной песне "и за борт ее бросает в набежавшую волну". Однако, будучи не из робкого десятка, она уцепилась за борта его каноэ, но Ангута поняв, что просто так согласие на развод не получит, обрубил её пальцы один за другим. Она утонула и попала в царство мертвых, став владычицей глубоководных чудовищ, а её огромные пальцы стали тюленями, морскими львами и китами, на которых охотятся эскимосы.
Да, и снова загробное царство. Ну а вы что хотите? Там нет яркого сочинского солнца. Вернее Солнце есть, но очень слабое. Как все та-же звезда в ночном небе. Однако и эта карликовая планета имеет свои особенности. И в первую очередь эта особенность кроется в цвете планеты. Седна имеет серо-красный оттенок. Открытая в 2003 году, Седна является одним из самых удаленных объектов Солнечной системы. Есть версия, согласно которой Седна и ряд других планетоидов не имеют внутрисистемного происхождения, т.е. они не наши планеты. Такое гипотетически может произойти, если две звезды (каждая со своим набором планет) подходят слишком близко друг к другу. И одна звезда, с большей гравитационной силой может "отобрать" у соседки крайнюю планету. Однако откуда на планете красноватый оттенок?
Если на Марсе краный цвет это результат окисления остатками водяного пара железной космической пыли. То на Седне (как и на других дальних планетах за орбитой Нептуна) покраснение результат образования толинов.
А теперь внимание! Что такое толины? Это сложные углеводородные молекулы, образующиеся в результате воздействия космических излучений. А космос ими полон. А сложные углеводородные молекулы входят в состав многих органических соединений. А те в свою очередь уже составляют сложные структуры РНК и ДНК. Стоп!
Конечно нет. Это не означает, что толины - свидетели присутствия жизни на Седне или еще где-то. Совершенно не так. Но на заметку тем, кто утверждает, что из неживого живое само по себе появиться не может:
1. Если бы данное утверждение было справедливо, то у нас нефти на Земле было бы меньше как минимум в 2 раза. Кто-то возопиет как пророк Илия над развалинами Храма царя Соломона: "Нефть органического происхождения, сия субстанция результат перегнивания мамонтов и динозавров!" И нет, и нет - не правильно. Во первых при появлении биогенной нефти мамонты и динозавры тут не причем. Да, это результат медленного перегноя органики в океанах, чья береговая линия постоянно менялась. Причем много, много десятков миллионов лет назад. Но скорее всего органика, которая стала основой для появления биогенной нефти, представляла собой массу одноклеточных организмов, которые могли "вагонами и пачками" помирать.
2. А во вторых есть полузабытая версия абиогенного происхождения нефти. Суть этой гипотезы в том, что нефть образовывалась из различных элементов неорганического происхождения, в ходе химических реакций, происходящих на больших глубинах при высоких температурах и давлении. Советская гипотеза глубинного абиогенного происхождения нефти из первичных минералов планеты. Основы гипотезы были представлены Н. А. Кудрявцевым в выступлениях на всесоюзных нефтяных конференциях, и в статье 1951 года. Затем она развивалась в работах С. Иванова, К. Иванова, Ю. Н. Фёдорова, Л. А. Петрова, В. Б. Порфирьева (СССР), A. M. Круз, Д. С. Сивалд (США) и других.
Несмотря на популярность в русскоязычной науке, крупнейшие нефтяные залежи волжского и уральского регионов были открыты до популяризации гипотезы; предсказания теорий Кудрявцева и Порфирьева были слишком абстрактными и расплывчатыми, чтобы помочь в открытии залежей.
Гипотеза Томаса Голда о происхождении нефти из глубинного метана, исходящего из мантии Земли, публиковалась в 1979—1998 годах. Голд допускал, что этот метан может частично перерабатываться при участии микроорганизмов (глубокая горячая биосфера), что, по его мнению, должно объяснять наличие биомаркеров в нефти. Однако, для существования бактерий требуется температура не выше 110—150 градусов цельсия на глубинах не более 5-10 км, но преобразование метана в более сложные углеводороды происходит лишь при давлениях более 30 килобар, соответствующим глубинам порядка сотен километров.
Факты, полученные на сверхглубоких месторождениях нефти, свидетельствуют в пользу представлений о глубинном происхождении нефти. Формирующая нефть система «водород-углерод» метастабильна. При низких давлениях все тяжёлые углеводороды нестабильны по отношению к метану и стехиометрическому количеству водорода. Метан не полимеризуется в тяжёлые углеводороды при низких давлениях и любых температурах. Однако увеличение температуры при низких давлениях увеличило бы скорость разложения тяжёлых углеводородных молекул. Поскольку химические потенциалы всех биотических молекул уступают химическому потенциалу метана, то такие углеводороды не могут самообразоваться из любых биотических молекул. Для синтеза углеводородных систем, сходных по составу с природными, необходима температура 700—1800 К и давление 15-80 кбар — такие, какие имеются в верхней мантии Земли на глубинах 50-240 км. Через глубинные разломы образовавшиеся в мантии углеводороды проникают в земную кору, где и образуют нефтегазовые месторождения. Это происходит преимущественно на окраинных и внутренних рифтах океанических и континентальных литосферных плит и в других зонах глубинных разломов фундамента осадочных бассейнов.
Почти все научное сообщество отвергло данную гипотезу в конце XX века и покончило со всеми расчетами. Так как пробурить скважины даже в 50 километров просто технически не представляется возможным. Однако в России данную гипотезу преподают до сих пор. И не торопятся ее отвергать полностью по примеру Западных коллег. Предполагая, что уже на глубине 100 километров могут залегать нефтегазоносные пласты с соответствующим полезным ископаемым в огромных количествах!
И если все-таки абиогенное происхождение нефти справедливо, это не только простимулирует рост инженерного развития в нашей стране и в Мире (так как понадобятся, элементарно, буровые установки, способные пробурить столь глубочайшие скважины), но и даст ответы на некоторые смежные вопросы. Например происхождение самих органических веществ, которые "построили" первые РНК.
3. Сложные органические вещества абиогенного происхождения в природе вообще по сути имеют место быть. Так есть теория Мира полиароматических углеводородов — гипотетический этап химической эволюции, когда полициклические ароматические углеводороды (ПАУ), которые, возможно, были в изобилии в первичном бульоне ранней Земли, привели к синтезу молекул РНК, что создало предпосылки для мира РНК и возникновению жизни.
Основная идея ПАУ в объяснении как могли сами оказаться в цепочке рядом нуклеотиды на расстоянии 0,34 нм для образования первичной РНК, что случайным образом является весьма маловероятным событием. Гипотеза указывает, что плоские кольцевые молекулы полициклических ароматических углеводородоров обладают эффектом самопроизвольно собираться в «стопки» с шагом 0,34 нм и присоединять к себе сбоку нуклеотиды за их азотистое основание водородными связями. Затем за счет вращения колец «стопки» происходит зацепка нуклеотидов торцами с образованием уже ковалентных связей и так соединение в цепочку РНК с ее типовым шагом 0,34 нм. Гипотеза также объясняет и более высокую вероятность спонтанной сборки и самих нуклеотидов, так как сначала могут присоединятся их азотистые основания, а потом олигомерного остова.
Хотя гипотеза ПАУ объясняет более высокую вероятность сборки молекул подобных РНК, но не имеет экспериментальных доказательств такой сборки. Косвенные доказательства гипотезы состоят в шаге 0,34 нм для РНК, совпадающий с шагом «стопки». Также аргумент в пользу Мира ПАУ высокая распространённость во Вселенной ПАУ и возможность получения остальных компонентов для мира ПАУ из «первичного бульона».
А теперь, вернемся к Седне. Причем тут таинственная крайняя планета и ее толины?
Сначала о толинах. Это слово не имеет единственного числа. Следовательно, про какое-то конкретное соединение нельзя сказать, что это «толин». Только то, что вещество может лишь входить в состав толинов. Подпадает же под это определение любая молекула представляющая собой некую комбинацию углерода, азота и водорода (прочие элементы, исключая кислород, добавляются по вкусу). Интрига! Ничего не напоминает состав комбинации? Обычно, это достаточно крупные — несколько тысяч атомных единиц массы (или нуклонов в составе ядер атомов) — молекулы… Конечно ДНК имеет массу от миллиона до миллиарда единиц. Тем не менее, в составе толинов присутствуют многие необходимые для возникновения жизни соединения.
Группой французских учёных были получены около 200 разновидностей толинов в специальных реакторах, симулирующих атмосферу Титана. Пока не до конца понятно, по какому пути вещества строятся. Результат анализа коэффициента изотопов углерода оказался неожиданным. Толины, полученные в лабораторных условиях, не были обогащены лёгкими изотопами, несмотря на сложность самих молекул. Хотя известно, что более лёгкие изотопы химических элементов более охотно вступают в реакции и быстрее строят молекулы.
Но в естественной среде сложные углеводороды образуются ещё в туманностях. Чему излучения не препятствуют, а только способствуют. Квант ультрафиолета может «отстрелить» у молекулы метана один-два атома водорода, снова сделав её активной, а значит, способной к соединению с другими молекулами и к росту. Однако, в туманностях — в водородной по сути среде — механизм действует слабо. Обычно, потери водорода восполняются захватом водорода же.
Полиароматические углеводороды широко распространены в видимой Вселенной и, вероятно, были представлены в первичном бульоне ранней Земли. На Земле они конечно не сохранились (не считая спорного вопроса о происхождении нефти), но вот на других планетах, пусть даже карликовых, как Седна - вполне себе залегают на самой поверхности. А вот ПАУ, вместе с фуллеренами (или бакиболами) были обнаружены в космических туманностях. По словам астронома Летиции Стангеллини (Letizia Stanghellini), вполне возможно, что бакиболы из внешнего космоса явились своего рода семенами жизни на Земле. Это может напомнить нам о полузабытой теории Панспермии (гипотеза, согласно которой жизнь не зарождалась на Земле, а уже в виде спор или некоторых компонентов была принесена из космоса).
Вывод. В любом случае эти три планеты за границей орбиты Нептуна, привнесли в научный мир сумятицу и беспокойства устоявшимся мировоззрениям. Нет это не пошатнет понимание эволюционного процесса развития жизни на Земле и даже не сильно повредит теории самозарождения. Но участие Космоса в этом деле, на сегодняшний день, явно занижено. Закончу словами древней латыни Peraspera ad Astra (Через терни к звездам), так как путь науки тернист и все тайны сокрыты в звездах.