Происхождение комет все еще загадка?

Еще в конце XVIII века Вильям Гершель пришел к выводу, что кометы представляют собой всего лишь побочный продукт грандиозного процесса формирования звезд и планет.

В начале 70-х гг. XIX века знаменитый Дж. Скиапарелли доказал (вскрыв ошибку в гипотезе самого Лапласа), что ансамбль комет Солнечной системы представляет собой межзвездный рой кометных ядер огромной протяженности, сопровождающий Солнце и имеющий общее с нашей планетной системой происхождение (так называемый "рой Скиапарелли").

Наконец, точно в середине XX века два блестящих теоретика, Л. Э. Гуревич и А. И. Лебединский, развивая планетно-космогоническую теорию О. Ю. Шмидта, попутно (!) получили ответ, по существу, и на главные вопросы кометной космогонии: где, когда и как образовались кометы! Оказалось, кометные тела формировались в далекой от Солнца, очень холодной зоне протопла-нетного диска. В этой зоне происходило вымораживание на частицах пыли молекул воды и других летучих соединений. Пылевой диск, уплотняясь, достиг состояния гравитационной неустойчивости и распался на огромное число пылевых сгустков. Продолжая сжиматься, они космогонически быстро превратились в пла-нетезимали размером порядка километра. В "горячей" зоне протопла-нетного диска это были практически протоастероиды, а в холодной — по существу кометные тела.

Из планетезималей путем их слияния и роста позднее сформировались планеты. Вблизи Солнца — планеты земного типа, вдали от него — планеты-гиганты, имеющие фактически кометный состав. С тем уточнением, что зародыши Юпитера и Сатурна ранее всех достигли массы, достаточной для начала захвата из газового диска не замерзших водорода и гелия. Они и поделили между собой эти газы, превратясь благодаря этому в водородно-гелиевых "сверхгигантов" планетной системы.

Шаг вперед, два шага назад

Итак, вопрос о происхождении комет еще 50 лет назад был практически решен шмидтовской планетной космогонией, согласно которой они образовались в холодной зоне протопланетного диска. Но космогония кометная не заметила (!) этого и "пошла другим путем". В результате в конце XX века она пребывает в глухом тупике, в болоте противоречий и парадоксов, и компетентные свидетели четко констатируют факт ее полного фиаско...


Почему так случилось? Дело в том, что планетная космогония при попытке решения проблемы "закона планетных расстояний" предполагала неустойчивость орбит малых тел между планетами-гигантами. И... выброс (диссипацию) из зоны планет-гигантов за пределы Солнечной системы ("в Галактику") практически всех планетезималей, не вошедших в состав планет-гигантов. Количество диссипантов, по расчетам В. С. Сафронова, было не менее 1013, а может быть, еще на несколько порядков больше.
Кометная космогония "поверила" авторитетной "товарке" и, таким образом, снова осталась у разбитого корыта — перед необходимостью заново решать вопрос о происхождении комет, как короткопериодических, так и долгопериодических (хотя куда физичнее, на мой взгляд, делить кометы на периодические и апериодические). А как отмечал выдающийся знаток динамики и космогонии комет проф. В. В. Радзиевский, необходимость единого объяснения этих двух радикально различающихся динамических типов комет является главной трудностью их космогонии.

Но мудрый голландский астроном Ян Оорт сумел из обломков того "корыта" сколотить новую, быстро ставшую наиболее популярной гипотезу происхождения комет. Он предположил, что небольшая часть кометных тел (около 1%; согласно другим авторам — еще в сотню раз меньше), выброшенная из планетной зоны "почти до звезд", благодаря звездным возмущениям в 100150 тыс. а.е. от Солнца составила толстый шаровой слой, своеобразный резервуар-запасник — знаменитое Облако Оорта. Предполагается, что кометные тела в этом облаке движутся по не очень вытянутым орбитам. Но под влиянием звездных возмущений кометное тело может перейти на орбиту с перигелием вблизи Солнца, став периодической кометой. А в результате нескольких прохождений такого тела через зону планет-гигантов, удачно растеряв энергию при планетных возмущениях, кометное тело станет... короткопериодической кометой!

Таким образом, на основе предположения Оорта удалось как-то объяснить оба подкласса комет. Увы, с заметными натяжками... Начать с того, что само образование Облака Оорта, как считают многие специалисты, очень сомнительно. Далее, пусть даже образовавшись, сохранится ли оно до нашей эпохи? Ведь с рождения Солнечной системы сквозь него прошло несколько десятков тысяч возмущающих звезд!.. Оказывается, Облако Оорта просто не сохранилось бы. Что же до короткопериодических комет, то их порядков на шесть больше, чем может поставлять гипотетическое Облако Оорта, даже если бы оно действительно образовалось и сохранилось.


Почему же кометная космогония заблудилась "в трех соснах"?

А точнее, даже в паре сосен — двух ложных положениях, неосторожно заимствованных ею в середине XX века у планетной космогонии. Ведь та постулировала, что (1) практически все планетезимали (кометные тела) зоны планет-гигантов, не вошедшие в их состав, гравитационными возмущениями от растущих планет-гигантов были (2) навсегда выброшены из Солнечной системы в Галактику. Вот эти два положения и есть "ложное знание", так "подкузьмившее" кометологию... Попробуем разобраться в этом простом вопросе.

Миф первый: о полном выбросе

Увы, доказательство его за 50 лет так и не было представлено. Напротив, в конце 70-х гг. известный теоретик Л. Кресак доказал наличие между и за орбитами планет-гигантов зон, где возможно устойчивое движение малых тел. В 90-х гг. и был открыт один из таких поясов (прямо за Нептуном), предсказанный полвека назад независимо и почти одновременно К. Эджвортом, Ф. Уиплом и Дж. Койпером. По расчетам, он содержит десятки тысяч только крупных тел. Открыто уже более полутора сотен таких объектов, от 100 до 800 км размером. А на небольшом "пробном участке" с помощью Космического телескопа им. Хаббла в поясе Уипла-Койпера было обнаружено три десятка тел размером 6-10 км. Значит, всего их там может быть несколько миллионов!

Как и Кресак, в конце 70-х гг. очень знающий теоретик в области кометной динамики Е. И. Казимир-чак-Полонская доказала, что открываемые короткопериодические кометы появляются именно из поясов между планетами-гигиантами (названых позднее "поясами Казимир-чак-Полонской"). А в начале 90-х гг. известный японский теоретик-космогонист Ц. Ябушита также заключил, что конкретно пояс между Ураном и Нептуном является источником короткопериодических комет. Наконец, совсем недавно, в 1997 г. канадский астроном М. Холмэн в численном эксперименте показал, что в поясе между Ураном и Нептуном могло сохраниться порядка 0.5% родившихся в нем планете-зималей (то есть кометных тел). Кажется, полпроцента — не так много, почти ничего! Но если вначале там было, по расчетам, более 1013 тел, то и сейчас их может быть до 100 миллиардов! И даже если за счет объединения километровых кометных тел до 100-км размера число их уменьшилось в миллион раз, все равно оно составило бы ныне десятки и сотни тысяч. А сколько таких тел находится в других поясах зоны планет-гигантов?

Наконец, прямым подтверждением реальности поясов стабильности между орбитами планет-гигантов (на достаточном удалении от них) является... сам пояс астероидов — его граница находится на расстоянии немногим больше 1 а.е. от орбиты сверхгиганта Юпитера! Вообще же ширина "спокойных зон" — минимальные расстояния между областями сильных возмущений планет-гигантов, согласно расчетам В. М. Чепуровой, такова (в а.е.): между Марсом и Юпитером 3.2; Юпитером и Сатуриом 4.0; Сатурном и Ураном 9.2; Ураном и Нептуном 11.2. Как видим, в самой узкой "тихой зоне" разместился, как сейчас ясно, несомненно реликтовый (родившийся при формировании Солнечной системы) пояс астероидов! И даже более устойчивый, чем кажется... Об этом ясно говорит систематическое изменение "химии" астероидов с ростом их среднего расстояния от Солнца.


Итак, "полный выброс" кометных тел из зоны планет-гигантов явно не имел места. Видимо, нельзя не признать, что в зоне планет-гигантов (включая уже известные пояса перед и за ними) существуют довольно широкие (не менее 1 а.е., а между Ураном и Нептуном — чуть ли не до 10 а.е.!) зоны реликтовых планетезималей. А ведь это — несомненные кометные тела!

Статистически неизбежные взаимные столкновения кометных тел в этих поясах практически необратимо выводят их на неустойчивые орбиты, пересекающие зоны сильных возмущений вблизи орбит планет-гигантов. Так кометное тело превращается в короткопериодическую комету. Занептунный же пояс Уипла-Койпера — есть источник долгопериодических комет (в строгом смысле, не включающем "око-лопараболические", иначе, апериодические кометы).

Так "рождаются" периодические кометы — реликтовые планетезимали холодной внешней зоны формирования планет Солнечной системы.

Миф второй: о выбросе "навсегда"

Постулат о массовом выбросе планетезималей (кометных тел) из зоны планет-гигантов при их формировании, "навсегда в Галактику" — практически общепринят ныне. Это "навсегда" и есть второй элемент "ложного знания" в основах кометной космогонии, "лишающий" ее апериодических комет.

Но почему "навсегда"? Это считается настолько очевидным, что даже не обсуждается. Но "с тех пор, как мы стали проверять очевидные положения, многие из них оказались ложными" (Б. Рассел). Так и в этом случае!

Из основных свойств гравитационного поля как дальнодействующе-го следует, что подавляющее большинство возмущений кометных тел от планет-гигантов малы по абсолютной величине. То есть и выброс кометных тел из Солнечной системы происходит, естественно, с положительной, но малой энергией. "В Галактике", среди звезд такое комет-ное тело также должно испытывать, как правило, небольшие, но при его малой энергии сильно меняющие его движение возмущения. Поэтому, например, орбиты апериодических комет с равной вероятностью имеют любые наклоны к плоскости эклиптики. Может многократно меняться даже знак полной энергии Е тела относительно Солнца. Получив Е < О, наше кометное тело оказывается на эллиптической (!) орбите вокруг Солнца, независимо от расстояния до него. И если этому кометному телу не помешает новое возмущение, оно обязано вернуться к светилу и вблизи него будет воспринято наблюдателями как "почти параболическая комета из Облака Оорта".


Но (внимание!) и при Е > 0 статистически неизбежно возвращение к Солнцу некоторой доли выброшенных кометных тел (диссипантов) по их хаотическим (броуновским) траекториям. Согласно теореме Пойа из теории броуновского движения (до сих пор напрасно "не замечавшейся" в кометной космогонии), в трехмерном случае вероятность возврата частицы составляет около 0.35.

В отношении всего ансамбля диссипантов из формировавшейся Солнечной системы имеет место сферическая диффузия их роя от Солнца, при которой, по формуле Эйнштейна-Смолуховского, средний радиус г роя растет со временем t замедленно (~√f). По нашей предварительной прикидке, в настоящее время г составляет десятки — сотню световых лет. Расширение роя кометных тел может заметно "тормозиться" влиянием "гуковской компоненты" (сила притяжения, прямо пропорциональная расстоянию между телами) регулярного гравитационного поля Галактики (В. В. Радзиевский).

Таким образом, фундаментальные физические свойства статистических ансамблей гравитирующих частиц диктуют неизбежность возврата заметной части кометных тел "из Галактики" в зону их выброса и ближе к Солнцу, в область превращения кометного тела в комету. Это и объясняет существование и динамические свойства апериодических комет. Облако Оорта — остроумная и хрупкая гипотетическая конструкция — ныне излишне в кометной космогонии. Для объяснения происхождения комет оно не требуется! Облако Оорта — красивая, но исторически преходящая и отжившая свое теоретическая фикция, аналог "кристалла небес", разбитого Бруно. "Развенчание" Облака Оорта — важнейшая предпосылка правильного понимания природы, структуры, состава и свойств, а также путей, форм и видимых проявлений эволюции комет как физических тел и их статистикодинамических ансамблей у Солнца и у других звезд, с зарождения этих звездно-планетных систем и до поздних стадий их эволюции.

Предварительные итоги: нет проблем...

Точнее, самые тяжелые проблемы кометной космогонии, выходит, мнимы! Они порождены привычной, общепринятой, но, тем не менее, ложной информацией в самой постановке задачи и поэтому реально не существуют. Вопрос о том, "где, когда и как происходят кометы", как видим, был, по существу, попутно решен еще шмидтовской планетной космогонией в работах Л. Э. Гуревича и А. И. Лебединского, а также позднее развивших их В. С. Сафронова и Б. Ю. Левина. Но кометная космогония не воспользовалась этой возможностью. Приняв необоснованное и, хуже того, прямо ошибочное представление о "практически полном и необратимом" выбросе в Галактику планетезималей зоны планет-гигантов, не вошедших в состав самих планет-гигантов, она еще в начале 50-х гг. попала в теоретический тупик, из коего не вышла до сих пор.

И не выйдет, пока верит "ложным богам"! В яркой художественной форме такая ситуация описана Валерием Брюсовым в стихотворении "Замкнутые":


Устранение из основ кометной космогонии этих элементов "ложной информации" восстанавливает в правах блестящее и, похоже, реальное решение проблемы происхождения комет, полученное еще полвека назад, но оставшееся тогда не замеченным и не оцененным. Теперь же, воздав ему по достоинству и исходя из него, мы можем уверенно сказать, что наконец-то начинаем понимать, где, когда и как образовались кометы!

В. М. Чепурова) не столько претендуют на выдвижение еще одной гипотезы о происхождении комет, сколько обращают внимание читателей на то, что проблема эта, по существу, уже давно была решена шмидтовской планетной космогонией. В следующей статье о кометах мы, надеюсь, поговорим и о том, что еще из этого следует.