Метеориты. Космические камни, создавшие наш мир

Наша Солнечная система когда-то тоже прошла эту стадию. Малая часть очень холодного облака, из которого она впоследствии образовалась, чуть более четырех с половиной миллиардов лет назад начала коллапсировать, создавая газово-пылевой узелок повышенной плотности протяженностью в миллиарды километров. Сначала внутри узелка было совершенно темно – свет звезд не мог проникнуть сквозь непрозрачную толщу газа и пыли. Ядро узелка стягивало на себя все больше окружающего газа, медленно становилось все плотнее и массивнее, а его температура постепенно начала расти. И наконец гравитация в растущем ядре усилилась настолько, что температура выросла сначала до тысяч, а потом и до миллионов градусов.

И тут в нем вспыхнул свет.

В ядре сжимающейся туманности начались инициированные огромными температурами и гигантским давлением ядерные реакции превращения водорода в гелий. Нарождающаяся Солнечная система впервые оказалась залитой звездным светом. Это и был момент рождения Солнца: в длинной истории Солнечной системы началась эра света.

Вспышка в центре продолжающей сжиматься туманности в первый раз осветила остатки газа и пыли вокруг центрального ядра. К этому времени вокруг новорожденного Солнца уже возник и вращался наподобие гигантской карусели плоский газовый диск поперечником в десятки миллиардов километров – так называемый «протопланетный диск».

Еще до наступления коллапса наша нарождающаяся туманность медленно вращалась. Это первоначальное вращение в ходе всего процесса стягивания к центральному ядру новых масс газа и пыли сохранялось и усиливалось благодаря фундаментальному физическому закону: закону сохранения углового момента. В своей простейшей форме он заключается в том, что вращающийся объект будет продолжать вращаться, пока на него не подействует внешняя сила. Так как вращательному движению туманности в процессе коллапса ничто не препятствует, она продолжает сжиматься к центру, и по мере ее сжатия вращение ускоряется. Точно так же балерина, крутящая пируэт, вращается быстрее, когда прижимает руки к телу[7]

В природе крутящиеся тела стремятся распластаться. До наступления коллапса частицы газа и крохотные пылинки были вовлечены в турбулентные движения; туманность в целом вращалась, но движения отдельных частиц были случайными. Но когда газ и пыль были стянуты к ядру силами гравитационного притяжения, их движения в вертикальном и горизонтальном направлениях взаимно скомпенсировались, что привело к образованию плоского газопылевого диска. Частицы диска, обращаясь по своим орбитам вокруг массивной центральной звезды, сохраняли свое вращательное движение в силу закона сохранения углового момента. И этот небесный пируэт не прекращается до сего дня.

Время собирать камни

Природа внесла строгий порядок в изначально бесформенное межзвездное облако. Солнце и протопланетный диск образовались из коллапсирующей туманности всего за несколько миллионов лет – в геологической шкале времени практически мгновенно. Если вернуться к нашему 24-часовому «геологическому дню», на это ушло чуть больше 90 секунд. Так что в этом временном масштабе формирование Солнечной системы практически закончилось за первые полторы минуты.

Пока в Солнечной системе шли процессы концентрации под действием силы тяготения и продолжалось ее уплощение, связанное с сохранением углового момента, вблизи нашей звезды формировались и другие звезды. Некоторые из них были гигантскими – массой в десять, пятьдесят, а то и в сто раз больше нашего Солнца. Они сжигали запасы своего «горючего» невероятно быстро: за время, в течение которого Солнце и его протопланетный диск едва успели сконденсироваться, эти звезды уже подходили к концу отпущенного им срока существования. Пока они расходовали последние остатки топлива, яростные звездные ветры неслись с их поверхностей, и потоки ядер тяжелых элементов, образовавшихся глубоко в их недрах в ходе термоядерных реакций, выбрасывались в окружающую туманность. Затем звезды гибли: не в состоянии больше уравновешивать силой газового давления колоссальную силу собственного гравитационного поля, они катастрофически сжимались, после чего тут же взрывались в виде сверхновой.

Химический коктейль из тяжелых элементов, приготовленный в невероятно горячих и плотных ядрах звезд, обогащал туманность новообразованными атомами. Некоторое количество этих недавно синтезированных элементов попало и в наш все уплощающийся протопланетный диск. А еще, когда окрестные сверхновые взрывались, подобно космическим петардам, распространяющиеся при этом ударные волны проходили свозь формирующуюся Солнечную систему, внося в нее возмущения.