10 Планета - Фаетон
Введення: Орбіта Фаетона перебувала між орбітами Марса і Юпітера.
Згідно найбільш популярної теорії, всі астероїди представляють собою осколки розпалася (або так і не сформувалася) планети Фаетон.
В астрономії не раз бувало, що відкриття допомагала випадковість. Ось як це сталося з малими планетами. Німецький фізик і математик І. Тициус в 1766 році знайшов числову закономірність у відстанях планет від Сонця. Згідно з цим правилом, між орбітами Марса і Юпітера повинна була існувати якась планета. Англійський астроном В. Гершель в 1781 році відкрив планету Уран, причому відстань планети від Сонця дуже мало відрізнялося від величини, яку передбачала формула Тициуса. Ця обставина підвищило довіру вчених XVIII століття до правилу Тициуса, і в 1796 році на конгресі в Готі було вирішено почати пошук відсутньої планети. Проте сталося так, що нікому з тих астрономів, яким доручили спостереження, не пощастило. Планету виявив в першу новорічну ніч 1801 року Дж. Пиацци, директор обсерваторії в Палермо (Сицилія). Треба сказати, що у Пиацци була зовсім інша задача, він хотів скласти точну карту зоряного неба в області сузір'я Тільця. Звіряючись із зоряним каталогом Волластoна (як з'ясувалося пізніше, в каталозі була допущена помилка), астроном ніяк не міг виявити одну із зірок. Несподівано він помітив Звездоподобние об'єкт, який повільно переміщався по небу. Коли вирахували орбіту космічного тіла, виявилося, що воно рухається разюче точно на тій відстані від Сонця, яке передбачене формулою Тициуса. Астрономи тріумфували: знайдена відсутня планета. Її назвали Церерой, в честь богині - покровительки Сицилії.
Однак незабаром послідувала ланцюг нових відкриттів. У 1802 році була відкрита ще одна планета - Паллада. У 1804 році - третя мала планета - Юнона, а в 1807 році - Веста. Всі вони рухалися приблизно на такій же відстані від Сонця, що і Церера, - 2,8 астрономічної одиниці (близько 420 мільйонів кілометрів). Саме ця обставина дозволила німецькому астроному і лікаря Г. Ольберс в 1804 році висловити гіпотезу про те, що малі планети (їх ще називають астероїдами, тобто "звездоподобними") відбулися в результаті розриву на шматки однієї великої планети, радіус орбіти якої лежав на відстані 2,8 астрономічної одиниці.
Зауважимо, до речі, що сучасники Г. Ольберса (В. Гершель, лаверів, П. Лаплас) висловлювали інші припущення про походження астероїдів, однак найбільшою популярністю користувалася все ж точка зору Ольберса, яка найкращим чином пояснювала всі відомі на той час факти.
Тим часом потік відкриттів астероїдів не висихав, і до 1890 року було відомо вже понад 300 малих планет. Астрономи прийшли до твердого переконання, що в деякій зоні між Марсом і Юпітером по орбітах навколо Сонця обертається цілий рій малих планетних тел. Відкриття малих планет тривають і до теперішнього часу. За деякими оцінками, їх число може перевищувати 70000.
Отже, "правило планетних відстаней" Тициуса, як ми бачимо, зіграло визначну роль в історії відкриття малих планет. Однак саме це правило до сих пір не отримало свого теоретичного тлумачення і, як вважають сучасні космогоніст, не містить фізичного сенсу. Воістину доводиться лише дивуватися, як іноді невірні передумови або просто випадковий збіг обставин призводять до відкриттів, значення яких важко переоцінити.
Повернемося, однак, до гіпотез про походження малих планет. В принципі їх все можна розподілити на дві великі групи. Першу групу утворює гіпотеза Ольберса і її різні модифікації, які передбачають походження астероїдів (і комет) як результат вибуху гіпотетичної планети. До цієї гіпотези звернувся російський астроном Б. А. Воронцов-Вельямінов, який вважає, що планету - прародительку астероїдів і комет було б правильніше що назвати не Фаетон, а астерон. Інша група гіпотез розглядає походження астероїдів (і комет) в єдиній еволюційної схемою утворення Сонячної системи. Серед цих гіпотез найбільш детально розроблена гіпотеза радянського вченого О. Ю. Шмідта.
Яка ж з цих двох концепцій краще задовольняє сучасним уявленням про малих тілах Сонячної системи?
До сорокових років XX століття каталоги астероїдів із зазначенням їх орбіт містили близько півтори тисячі об'єктів. Використовуючи методи небесної механіки, теоретично можна повернути події назад, "зібрати" астероїди разом і визначити приблизну орбіту батьківської планети. Таку роботу виконав московський астроном А. Н, Чібісов. Його висновок однозначний: виходячи з сучасних даних про рух астероїдів, неможливо визначити ні область, де розірвалася планета, ні орбіту, по якій вона рухалася до вибуху. Азербайджанський вчений Г. Ф. Султанов підійшов до цього питання з іншого боку. Він розрахував, як повинні розподілитися в просторі осколки при розриві планети. Отримані дані порівняв з існуючим розподілом астероїдів. І знову результат виявився не на користь гіпотези Ольберса. Відмінності в розподілі настільки великі, що говорити про вибух небесного тіла немає ніяких підстав.
І все ж існувала ще одна мислима ситуація, яку можна було б використовувати, щоб врятувати гіпотезу Ольберса, якщо вибух планети - справа далекого минулого, то можна припустити, що під дією планетних збурень за час, порівнянний з віком Сонячної системи, орбіти астероїдів заплуталися настільки , що відновити початкові умови попросту неможливо.
Остаточно гіпотезу Ольберса довелося відкинути після того, як стали відомі фізичні характеристики астероїдів. Ще зовсім недавно ми практично нічого не знали про це. Тільки до кінця 70-х років, коли була виконана широка програма досліджень на найбільших телескопах світу з використанням сучасної апаратури, стала проявлятися фізична природа тел в поясі астероїдів. З'ясувалися цікаві факти. Виявилося, наприклад, що малі планети відрізняються один від одного за своїми оптичними властивостями. У кільці астероїдів можна виділити як мінімум дві групи об'єктів - світлі і темні. Але, що найдивніше, частка темних об'єктів зростає зі збільшенням відстані від Сонця. І навпаки, чим ближче до Сонця, тим вище відсоток світлих тел. Дуже важко (якщо взагалі можливо) уявити собі вибух, який би так красиво упорядкував шматки планети по орбітах навколо Сонця.
Що ж говорить про виникнення астероїдів гіпотеза О. Ю. Шмідта? Хоча на перший погляд це здається неймовірним, "винен" у всьому Юпітер, найбільша планета в Сонячній системі. Сталося це на зорі народження планет, приблизно близько 4 мільярдів років тому. У той час молоде Сонце було оточене газопилових хмара, причому пиловий шар концентрувався в екваторіальній області, в тій площині, де тепер обертаються планети. Швидкості пилинок в шарі були відносно невеликі, тому порошинки швидко злипалися, порівняно за короткий час утворилися тіла (планетезимали), за розмірами можна порівняти з сучасними астероїдами. Швидше за все завдяки специфічним умовам в протопланетному хмарі процес народження планетезималей йшов в районі орбіти нинішнього Юпітера. Найбільша планетезималь мала пріоритет в зростанні - вона інтенсивно приєднувала до себе сусідні тіла, перетворюючись в ядро майбутнього Юпітера. Коли маса ядра досягла кількох мас Землі, воно стало ефективно "розгойдувати" орбіти найближчих до нього планетезималей і викидати їх зі своєї зони харчування. Сили були настільки великі, що планетезимали "прострілювали" внутрішні області народжується Сонячної системи, аж до орбіти сучасного Меркурія. Звичайно, найбільше дісталося сусідньому району, де зараз розташовується пояс астероїдів. Частина тіл з цього району була взагалі викинута при зіткненнях, а у решти тіл дуже сильно зросли відносні швидкості. При зіткненнях протоастероіди вже не могли об'єднатися, процес дроблення став переважати над процесом зростання. Так, зростаючий Юпітер призупинив зростання найближчій до себе планети. Не виключено, що маса Марса залишилася невеликою саме через цих подій.
Виходить, що на деякому початковому етапі свого розвитку прото-Юпітер працював на зразок пращі, розкидаючи на всі боки сусідні планетезимали. За розрахунками, маса речовини, винесеного з Сонячної системи Юпітером і іншими планетами-гігантами, могла досягати декількох сотень мас Землі. Частина планетезималей назавжди покинула Сонячну систему, інша частина час від часу повертається до нас у вигляді комет. Ось як теорія О. Ю. Шмідта пояснює походження комет.
Чи відповідають описані теоретичні погляди того, що ми спостерігаємо в житті? Якщо говорити про астероїди, то грубих протиріч до сих пір не виявлено. Швидше навпаки, сучасні астрономічні спостереження уточнюють і доповнюють гіпотезу. У всякому разі, основний посил гіпотези Шмідта зберігається, а саме - пояс астероїдів - закономірний етап еволюції Сонячної системи. Про походження комет ми до сих пір знаємо занадто мало, щоб виявити невідповідність з гіпотезою.
Отже, сучасні наукові факти не підтверджують гіпотезу Ольберса про вибух гіпотетичної планети - прародительки астероїдів і комет. Міф розвіявся: якщо й існувала така планета, то тільки в уяві. А називати її можна, коли чи не Фаетон, то швидше за мифоним, ніж астерон.
"Зверніть увагу на відстані між сусідніми планетами, і ви побачите, що майже всі вони зростають пропорційно радіусів самих орбіт. Прийміть відстань від Сонця до Сатурна за 100 одиниць, тоді Меркурій виявиться віддаленим від Сонця на 4 таких одиниці; Венера - на 4 + 3 = 7 тих же одиниць, Земля - на 4 + 6 = 10; Марс - на 4 + 12 = 16. Але дивіться, між Марсом і Юпітером відбувається відхилення від цієї, такої точної прогресії. Після Марса має йти відстань 4 + 24 = 28 одиниць, на якому зараз ми не бачимо ні великої планети, ні супутника. "
Тициус твердо вірив, що там щось повинно бути, але припустив, що ". Яку, без сумніву, належить поки що не відкритим супутникам Марса. Після цього невідомого нам відстані виходить орбіта Юпітера на відстані 4 + 48 = 52 одиниці, а далі відстань самого Сатурна 4 + 96 = 100 таких одиниць. Яке дивне співвідношення! "
М. Папагіаніс, голова 51-ї комісії Міжнародного астрономічного союзу (вона займається проблемою SETI - пошуку позаземного розуму), як-то раз заявив, що сліди позаземних цивілізацій найкраще шукати на астероїдах, де вони навіки законсервовані в космічному вакуумі. Незабаром астрономи стали говорити і про загадкові астероїдах, які самі по собі можуть виявитися потерпілими крах або спеціально виведеними на орбіту космічними кораблями інопланетян.