Есть мнение, что небольшой (50-60 километров в поперечнике) астероид Главного Пояса Полигимния целиком состоит из сверхтяжёлых химических элементов с номерами от 114 до 126. Где-то там, далеко за 92 клеткой урана, по предсказаниям ядерщиков может существовать «остров стабильности» – долгоживущие изотопы. Иным образом трудно объяснить плотность тела составляющую 75 граммов на кубический сантиметр.
Подробнее с данным похожим на первоапрельскую шутку мнением можно ознакомиться в Википедии. Где оно излагается, впрочем, вполне корректно – без категоричности. Говорится что Полигимния может состоять из «островных» элементов, согласно результатам последних оценок её плотности. «Может», а не «состоит»… И вот читатель поинтересовался, что я об этом думаю.
Начать стоит с того, что Полигимния, как и почти все малые (или удалённые) тела Солнечной системы, наблюдается астрономами, как точечный – «однопиксельный» – источник. Но и из одного пикселя, терпеливо регистрируя и «взвешивая» кванты, можно вытянуть достаточно много информации. Источник характеризуется орбитальным движением, яркостью и спектром. По периодическим колебаниям яркости можно установить скорость вращения тела вокруг собственной оси и (примерно) реконструировать его форму, – у астероидов, обычно, неправильную. По спектру же можно узнать химический состав объекта и, косвенно, его отражающую способность – альбедо. Альбедо же позволяет уточнить размер тела предварительно оцененный по яркости. Светлые тела при равной яркости меньше тёмных.
На основании спектральных характеристик конкретно Полигимния классифицирована, как астероид класса S – каменный, представляющий собой обломок мантии более крупного тела, – расколотого на заре Солнечной системы планетоида. С поправкой на характерное для каменных астероидов альбедо и делается вывод, что диаметр тела чуть более 50 километров. Зная же диаметр можно рассчитать объём… Но для вычисления плотности нужна ещё и масса.
Массу же космических тел определяют по их гравитационному воздействию на другие объекты. Наличие спутника позволяет сделать это быстро, просто и очень точно… Однако, у Полигимнии спутника нет. В таком случае масса оценивается на основании изменений внесённых в орбитальное движение других астероидов при сближении… И какое 50-километровая Полигимния может оказать влияние на другой обломок в Поясе? Правильно. Никакое. Но это не точно. Астрономия же, как известно, наука точная. Что давно является предметом шуток в среде физиков: точность плюс-минус порядок у астрономов считается «хорошей».
...Шутку, конечно, не надо понимать буквально. Но даже человеку от физики далёкому должно быть ясно, что определение массы одной несущейся в космосе песчинки по отклонению траектории песчинки другой, – это трюк сложности запредельной… И вот тут, похоже, порядком дело не ограничилось. Промах – порядка на полтора.
Настолько большие ошибки при оценке массы (а значит и плотности) астероидов совершались и раньше. И рекорд здесь принадлежит нашему соотечественнику Шкловоскому, умудрившемуся сделать при оценке массы Фобоса ошибку в три порядка, – причём, в меньшую сторону. Плотность спутника Марса оказалась меньше плотности воздуха. Данное открытие, кстати, вдохновило братьев Стругацких.
Отметить нужно, что публика о такого рода открытиях всегда узнаёт. Ибо в учёной среде принято обязательно и незамедлительно публиковать результаты исследований, если они сенсационны, – «опрокидывают парадигму», как выражаются личности мыслящие альтернативно. Результат публикуется даже в случае, если автор на 99% уверен, что проверка его не подтвердит… Ибо остаётся 1% – шанс прославиться, став первооткрывателем некого интересного явления.
Но, строго говоря, в данном случае вероятность ошибки 100%. По данной причине публикация и названа «первоапрельской».
...Почему 100%?.. Потому что, «S». Про спектр забыли. Если Полигимния состоит из трансурановых элементов, она не может быть каменной. Если же она не каменная (ошибка в определении спектральных характеристик), то неверно рассчитано и альбедо. Ошибка же в определении альбедо означает, что неверно вычислены диаметр и объём, – а значит, и плотность, в любом случае, определена неверно.
И всё это, – конечно, банально и не интересно. Интересно же, как всегда, «а если». А вдруг?
...Следовательно об «острове стабильности». У ядерных сил, как известно, «короткие руки». Так что уже радиус ядра железа примерно равен «дальнобойности» глюона. В более тяжелых ядрах каждый нуклон сцеплен уже не со всеми, а только с ближайшими. Самые же тяжелые – в районе урана – становятся нестабильны, как капли, скреплённые только поверхностным натяжением. Далее нестабильность нарастает и время жизни стремится к нулю… Однако, теория предсказывает, что при определённых «магических» конфигурациях нейтронных оболочек у элементов с номерами от 114 до 126 могут быть относительно стабильные изотопы.
Насколько стабильные? Ну как-то так: от 10^-8 секунды до сотен миллиардов лет. Точнее теория выразиться не может, что превращает поиск или синтез ядер с «острова стабильности» в задачу исключительной научной важности. Охота за такими ядрами – и весьма напряжённо – ведётся уже более полувека. Не в том суть, что сверхтяжёлые элементы наделяются какими-то ценными свойствами. Нужно такое ядро лишь за тем, чтобы посмотреть как быстро оно распадётся. Это позволит опровергнуть они и подтвердить другие гипотезы в ядерной физике. А значит, внести уточнения в Стандартную Модель и лучше понять процессы микромира.
...Стоит отметить, что оптимистические – более секунд, – оценки времени жизни сверхтяжёлых ядер никогда и никем всерьёз не рассматривались. Но не суть. Теперь возвращаемся к «что если».
Если Полигимния состоит из элементов с острова стабильности, значит, такие ядра производятся в неких астрофизических процессах. Собственно, если такие ядра вообще существуют, то они не просто могут, а должны рождаться, вместе со всем охвостьем Периодической таблицы, при слиянии нейтронных звёзд, – когда элементы творятся «от большего к меньшему» последовательным распадом – из брызг нейтроматерии.
Допустим, родились. И в таком случае, гигантские ядра должны рассеяться, смешаться с прочей пылью и газом в составе туманностей, затем остыть и снова войти в состав звёзд и планет. Включая Солнечную систему. Раз уж Полигимния у нас.
В момент образования планеты элементы рассеяны, и лишь потом происходит их концентрация. Сначала в форме первичной дифференциации, – железо тонет, а кремнезём всплывает… И тут нужно подчеркнуть, что в «железо» и «камень» лишь две фракции, в которых растворены все прочие элементы. При этом железное ядро в начале полностью конвективно, и в нём элементы распределены равномерно. Ядра урана не тонут, это можно наблюдать, как по выпавшим на Землю железным метеоритам, – осколкам ядер планетоидов, – так и по ядру самой Земли, изученному методами сейсмологии. Судя по прохождению волн, внутреннее твёрдое железное ядро гомогенно… И это даже неважно.
Важно, что – мы это видим, – в кремниевой части, в коре и мантии, тоже остаются уран и торий. В чём, кстати, нет ничего удивительного, как «тонут» или «всплывают», не элементы, а минералы разного химического состава. Их плотность связана с массой ядер весьма и весьма косвенно… То есть, если бы в составе протосолнечной туманности были элементы с острова стабильности, – причём, в товарных количествах, если в пятом кольце их на целый астероид набралось, – мы бы видели такие ядра и в коре Земли тоже. Но не видим.
...Можно конечно допустить, что Полигимния родом не из Солнечной системы. Не будем даже задаваться вопросом, откуда она взялась в системе другой. Важно сейчас, что в таком случае она, всё-таки, должна быть захваченной Солнцем очень давно, раз уж характерная для «пришельцев» вытянутая эллиптическая орбита почти «скруглилась»… А это, в свою очередь, означает, что элементы с острова стабильности мы должны наблюдать на Земле. Ибо никто же не отменял такое явление, как космическая эрозия. Малые тела с соответственно малой скоростью убегания медленно, но непрерывно, тают под ливнем космических излучений и градом микрометеоритов. Испарённое вещество покидает их гравитационные ямы… Полигимния же летит «выше» Земли. Пыль с неё должна бы на Землю падать.
Ядра элементов с острова стабильности, кстати, ищут (поскольку все попытки синтеза в ускорителях провалились) именно в космической пыли, где они могут рождаться под действием жёстких излучений. Не на Земле, ибо как отмечалось выше, предполагается, что время жизни «стабильных» изотопов, всё-таки, не велико, и все что содержалось в пыли, из которой наша планета сформировалось, давно распалось.
Однако же в рамках вводных такие ядра могут существовать астрономическое время, а значит, оседая с Полигимнии, должны на Земле накапливаться. Но нет же их. И тут не суть, что таких ядер было бы мало, – физиков даже одно вполне бы устроило.
