Как шелковичные черви выпусканием паутинки, так и кометы выпусканием хвоста истощаются и погибают.
И. Кеплер. Тайна Вселенной
В безднах Солнечной системы они — всего лишь грязные снежки, спящие в ледяном забытьи. Но стоит им приблизиться к Солнцу, как они превращаются в самое грандиозное и призрачное зрелище, доступное земному наблюдателю. Кометы — рекордсмены по протяжённости: их хвосты, как у кометы 1882 года, могут растягиваться на сотни миллионов километров, превосходя расстояние до Юпитера. И при этом они — воплощение космической иллюзии. Это «видимое ничто»: плазменные и пылевые шлейфы настолько разрежены, что их плотность в тысячи раз меньше, чем у самого совершенного вакуума, созданного в земных лабораториях. Но в сердцевине этого величественного призрака скрывается реальное, твёрдое ядро — причина и начало всего.
Ядро: что скрывается под «головой»?
Давайте совершим путешествие к самому знаменитому из таких ядер — к ядру кометы Галлея. Советские космические аппараты «Вега» и американский аппарат «Джотто» в 1986 году показали нам не шарик, а космический «башмак» или гигантскую картофелину размером 16 на 8 километров. Его поверхность — чёрная, как сажа, и невероятно пористая. Это «грязный снежок», теория которого, предложенная ещё Фредом Уипплом, была блестяще подтверждена.
Пока комета далека от Солнца и её температура близка к абсолютному нулю (–260 °C), она спит. Но её лёд — не простой. Это сложный криоархив первичной материи Солнечной системы. На 80% это водяной лёд, но остальное — кладезь информации: замёрзшие газы (угарный и углекислый — так называемый «сухой лёд»), метан, аммиак, формальдегид. И что главное — органические соединения: спирты, сахара, аминокислоты. Этот ледяной холодильник хранит в себе «первичный бульон», те самые кирпичики жизни, которые, возможно, были занесены на молодую Землю именно такими небесными курьерами.
Пробуждение: от льда к сиянию
На расстоянии около 4.5 астрономических единиц (за орбитой Юпитера) солнечное тепло начинает свою работу. Лёд не тает, а возгоняется — переходит сразу в газ, минуя жидкую фазу. Сначала «слетают» самые летучие газы вроде угарного и циана. Так рождается кома — огромная, но прозрачная атмосфера кометы, её «голова».
Современные наблюдения, особенно миссии «Розетта» к комете Чурюмова — Герасименко (читайте статью о миссии «Розетта»), показали, что процесс этот не равномерный. Газ бьёт мощными струями-джетами из активных районов на ядре, вырываясь из-под чёрной пылевой корки. Эта корка — ключевой элемент. Она образуется, как грязь на весеннем сугробе: лёд испаряется, а твёрдые частицы — пыль, силикаты, органические вещества — остаются, образуя теплоизолирующий слой. Частицы этой пыли невообразимо малы — наноразмерные, триллионы в кубическом миллиметре. Именно из такого праха, по современным представлениям, 4.6 миллиарда лет назад и слепились планеты.
Рождение хвостов: давление света и ветра
Кома под действием Солнца преображается. Ультрафиолетовое излучение ионизует молекулы газа, выбивая из них электроны. А из солнечной короны несётся солнечный ветер — поток заряженных частиц, несущий с собой магнитное поле. Это поле, как невидимая сеть, захватывает ионы кометы и уносит их прочь от Солнца со скоростью сотни километров в секунду. Так рождается плазменный (ионный) хвост — прямой, синеватый, направленный строго от Солнца. Его свечение — это холодное люминесцентное свечение возбуждённых молекул, подобное свету неоновой лампы.
Но есть и второй, не менее важный механизм. Слабый, но неумолимый давление солнечного света подхватывает наночастицы пыли, вырвавшиеся с газом. Они тяжелее ионов, поэтому движутся медленнее и не так послушны магнитному полю. Они формируют пылевой хвост — широкий, желтоватый, искривлённый и всегда отстающий от кометы по орбите. Часто комета демонстрирует оба хвоста одновременно, создавая потрясающую небесную картину.
Кульминация и загадка: близкий перигелий
Войдя внутрь орбиты Земли, комета оказывается в эпицентре солнечного шторма. Потери вещества становятся колоссальными — десятки тонн в секунду. Именно здесь случаются те самые подкорковые взрывы, о которых вы пишете. Их природа до конца не разгадана. Возможно, это взрывное испарение клатратов — льдов, в кристаллическую решётку которых встроены другие газы. Или внезапный доступ солнечного тепла к резервуарам с летучими веществами через трещины. Миссия «Розетта» наблюдала такие мощные выбросы, способные временно «сдувать» солнечный ветер с кометы!
Близкий перигелий — испытание на прочность. Приливные силы Солнца могут разорвать ядро, как это случилось с кометой Шумейкеров — Леви 9, которая в 1994 году врезалась в Юпитер, предварительно распавшись на два десятка фрагментов.
Угасание и наследие: от кометы к метеорному потоку
Если ядро выживает, оно, удаляясь, постепенно замирает. Но каждый такой виток оставляет неизгладимый след. Как писал Кеплер, комета, подобно шелковичному червю, истощается, выпуская хвост. Комета Галлея теряет за один пролёт слой до 200 метров. От некогда крупного тела в сотни километров остался лишь «окатыш», чья судьба предрешена на ближайшие тысячелетия.
Но её вещество не исчезает. Выброшенные песчинки, камешки, частицы пыли продолжают лететь по орбите, постепенно рассеиваясь вдоль неё, образуя метеорный рой. Когда Земля пересекает такой рой, мы видим «звёздный дождь» — метеорный поток. Ориониды и Эта-Аквариды — это встреча с прахом кометы Галлея. Умирая, комета дарит Земле не только возможные семена жизни в далёком прошлом, но и ежегодное небесное представление — напоминание о вечном круговороте вещества во Вселенной.
Изучая кометы, мы не просто наблюдаем за красивым небесным явлением. Мы читаем автобиографию нашей Солнечной системы, написанную льдом, пылью и звёздным светом.