Как комки пыли слепляются в планеты?

Точка планеты, где вы в данный момент сидите перед монитором компьютера, пару миллиардов лет назад могла находиться на дне океана. Или в нескольких километрах под землёй — в расплавленном состоянии. Если перенестись в прошлое примерно на 4.6 миллиарда лет, то мы окажемся в центре огромного газопылевого облака, вращающегося вокруг новорожденной звезды. Оно состояло из комков пыли, которые до сих пор представляют собой одну из самых больших тайн астрофизики.

Межзвёздное пространство совсем не так пусто, как принято считать. Здесь находятся газ и пыль, образовавшиеся в результате взрывов сверхновых. Когда плотность этого вещества достигает определенного порога, оно коллапсирует. Сжимающееся облако вращается все быстрее и нагревается. В конечном итоге температура поднимается до такой степени, что внутри этого новообразования начинает гореть водород. Так рождается звезда. Когда в ней запускается термоядерный синтез, из будущего светила вверх и вниз перпендикулярно начинают бить струи горячего газа, выдувающие верхнюю и нижнюю части облака. В результате вокруг звезды остаётся только плоский протопланетный диск. Это удивительно бурное, «ветреное» место. Газовые вихри с бешеной скоростью носят пылинки и сталкивают их друг с другом. Здесь есть частички металлов, камня и льда. Учёные наблюдали за тысячами таких дисков, на самых разных стадиях их эволюции.

Пылинки, диаметр которых в сотню раз меньше, чем у человеческого волоса, прилипают друг к другу под воздействием так называемых сил Ван-дер-Ваальса. В этот момент электроны смещаются в одну сторону молекулы, благодаря чему на одном её краю образуется отрицательный заряд, а на втором — положительный. Противоположные заряды, как известно, притягиваются, но упомянутые силы способны удерживать вместе лишь очень небольшие частички. И здесь мы сталкиваемся с той самой нерешённой физической загадкой — как только комки пыли дорастают до определенного размера, бурная среда протопланетного диска по идее должна вновь разрывать их в клочья.

Наука до сих пор не может ответить на вопрос, как они продолжают расти и набирать массу. Согласно одной из теорий, решение проблемы следует искать в электростатическом заряде. Она предполагает, что гамма-лучи, рентгеновское излучение и фотоны ультрафиолета выбивают электроны из атомов газа, в результате чего образуются ионы и электроны. Последние, сталкиваясь с пылью, «прилипают» к ней, придавая ей отрицательный заряд. Когда силы, действующие внутри газопылевого облака, сталкивают комки пыли, эти частицы начинают отталкиваться друг от друга, что приводит к общему их замедлению. Разрушаться они, конечно, теперь не будут, но и не вырастут, если станут слишком сильно отталкиваться друг от друга. Но тут на помощь могут прийти всё те же высокоэнергетические виды излучения. Выбивая электроны из других комков пыли, они заряжают их положительно. Противоположные заряды притягиваются, и комки быстро растут.

Но тут перед нами возникает очередная загадка. Изучение метеоритов показало учёным, что пушистые, неплотные комки пыли в конечном итоге нагреваются, плавятся, а затем охлаждаются, превращаясь в твердые гранулы, которые называются хондрами. Наука понятия не имеет, как и почему это происходит. Кроме того, она не может объяснить, как склеиваются сами эти гранулы. Электростатика по-прежнему слаба, сил гравитационного притяжения тоже явно недостаточно. Возможно, секрет кроется во внешнем покрытии гранул. Оно состоит их тонкого слоя пыли, который может действовать по принципу липучки. Доказательства этой гипотезы найдены в метеоритах. Многие хондры имеют тончайший наружный слой – скорее всего, из конденсированной пыли.

Силы этого «клея», видимо, хватает для цементирования вещества. Когда оно, слепившись, достигает примерно километра в поперечнике, в действие вступает сила гравитационного притяжения. Её уже достаточно, чтобы не дать разлететься объекту, выросшему до искомого размера. После этого валуны сталкиваются и объединяются во всё более крупные космические объекты — планеты, их спутники, кометы, астероиды и так далее.

Text.ru - 100.00%

Поделиться ссылкой:

Ссылка на основную публикацию
Adblock
detector