Что такое космическая пыль
Космическая пыль – из чего она состоит и откуда берется в космосе
Откуда берется космическая пыль и как она мешает наблюдения астрономов
Космическая пыль — под этим общим названием объединяют громадное количество мельчайших частиц – молекул газа, каменной и ледяной крошки, металлических крупинок, свободно дрейфующих в космическом пространстве. Обнаружить их можно в любой точке вселенной, хотя от места к месту, концентрация космической пыли заметно меняется.
Как была обнаружена космическая пыль
Хотя мы убедились, что космический вакуум не так пуст, как об этом считает обыватель, мы все же не можем не отметить, что и “наполненным” его назвать можно с трудом. Водород, кальций, железо – все это есть в космической среде, однако в таких количествах, что без точного оборудования бесполезно и пытаться искать.
Чего удивляться тому факту, что аж до 1930 года большинство ученых было убеждено в том, что в пространстве между звездами, вообще нет никакой среды, которая бы вызывала заметное поглощение звездного света. Поэтому при определении расстояния до какой-либо звезды пользовались известным законом ослабления блеска источника света пропорционально квадрату расстояния до него. Однако, поступая таким образом, ученые совершали ужасную ошибку.
Дело в том, что это положение, справедливое в случае совершенно прозрачного пространства, оказывается неправильным в случае наличия поглощающей среды. А на то, что пространство между звездами не вполне прозрачно, указывал еще сто лет назад выдающийся русский ученый Василий Яковлевич Струве, однако его идеи современниками оценены не были.
Облако космической пыли
К счастью, в начале 1930-х г.г., правота ученого была доказана. Космос теперь уже никто не называл совершенно прозрачной пустотой, а виной искажений не принимаемых в расчет учеными прошлого стало ни что иное, как космическая пыль.
Как распределена космическая пыль в пространстве и из чего она состоит?
Космическая пыль не только вносит искажения при определении расстояний в космосе, но также искажает и наши представления о звездах. Явление покраснения звезд, благодаря которому звезды кажутся нам сравнительно холоднее, чем они есть в действительности – целиком “заслуга” космической пыли.
Космическая (или межзвездная) пыль не представляет собой среду равномерной плотности и состоит из отдельных облаков космической пыли, средние размеры которых таковы, что свет от одного их края до другого идет в течение десяти лет, то есть размеры этих облаков значительно больше среднего расстояния между звездами.
Уже давно было известно, что в мировом пространстве между звездами существуют огромные облака разреженной материи, из которых одни являются газовыми, а другие пылевыми. Облака космической пыли светят отраженным светом тех звезд, которые расположены поблизости от них.
Однако в вопросе о том, есть ли что-нибудь общее между этими светлыми пылевыми туманностями и поглощающей межзвездной средой, которая, тоже состоит из облаков, не было полной ясности.
Некоторые особенности больших облаков темной пыли, так называемых темных туманностей, обнаруживаются благодаря тому, что они поглощают свет находящихся за ними звезд и на сияющем фоне Млечного пути образуют как бы провалы полной черноты.
В итоге, было доказано, что все различия между “темными” и “светлыми” пылевыми туманностями состоят лишь в том, что вторые находятся по соседству с очень яркими звездами, которые освещают их достаточно сильно, для того чтобы они были видимы, а первые такой “подсветки” лишены.
Таким образом, никакого существенного различия между светлыми и темными облаками космической пыли не оказалось, и вопрос о том, какими они нам представляются, зависит исключительно от случайного расположения их по отношению к ярким звездам.
Откуда берется космическая пыль? Путей для этого много, например:
Космическая пыль — особая субстанция
Понятие космической пыли
Космическая пыль на Земле чаще всего находится в определенных слоях океанического дна, ледяных щитах полярных областей планеты, отложениях торфа, труднодоступных местах пустыни и метеоритных кратерах. Размер данного вещества — менее 200 нм, что делает его изучение проблематичным.
Обычно понятие космической пыли включает в себя размежевание на межзвездную и межпланетную разновидность. Впрочем, все это является очень условным. Наиболее удобным вариантом для изучения подобного явления считают исследование пыли из космоса на границах Солнечной системы или за ее пределами.
Причина такого проблематичного подхода к исследованию объекта заключается в том, что свойства внеземной пыли кардинально меняются при нахождении рядом с такой звездой, как Солнце.
Теории происхождения космической пыли
Потоки космической пыли постоянно атакуют поверхность Земли. Возникает вопрос, откуда берется это вещество. Его происхождение дает почву для множества дискуссий среди специалистов в этой области.
Выделяют такие теории образования космической пыли:
Основные разновидности космической пыли
Конкретной классификации видов космической пыли на данный момент не существует. Можно разграничить подвиды по визуальным характеристикам и местообразованию этих микрочастиц.
Рассмотрим семь групп космической пыли в атмосфере, различных по внешним показателям:
Состав и характеристика компонентов космической пыли
Рассмотрим подробнее, из чего состоит космическая пыль. Существует некая проблема при определении состава данных микрочастиц. В отличие от газообразных веществ, твердые тела имеют непрерывающийся спектр с относительно небольшим наличием полос, что размыты. Вследствие этого затрудняется идентификация космических пылинок.
Состав космической пыли можно рассмотреть на примере основных моделей данного вещества. К ним относятся такие подвиды:
Почвы благодатны на присутствие космического материала. Особенно большое количество сферул обнаружено в местах падения метеоритов. Основой для них послужили никель и железо, а также всевозможные минералы типа троилита, кохенита, стеатита и других составляющих.
Ледники также таят в своих глыбах пришельцев из космоса в виде пыли. Силикат, железо и никель служат основой найденных сферул. Все добытые частицы были классифицированы в 10 четко разграниченных групп.
Влияние космической пыли на процессы жизнедеятельности
Влияние данной субстанции до конца не изучено специалистами, что дает большие возможности в плане дальнейшей деятельности в этом направлении. На определенной высоте при помощи ракет обнаружили специфический пояс, состоящий из космической пыли. Это дает основание утверждать, что подобное внеземное вещество воздействует на некоторые процессы, происходящие на планете Земля.
Влияние космической пыли на верхние слои атмосферы
Последние исследования свидетельствуют о том, что количество космической пыли способно влиять на изменение верхних слоев атмосферы. Данный процесс очень значим, потому что ведет к определенным колебаниям в климатической характеристике планеты Земля.
Огромное количество пыли, возникшей от столкновения астероидов, заполняет пространство вокруг нашей планеты. Ее количество достигает почти 200 тонн в сутки, что, по мнению ученых, не может не оставить своих последствий.
Наиболее подвержено этой атаке, по мнению тех же специалистов, северное полушарие, климат которого предрасположен к холодным температурам и сырости.
Вопрос воздействия космической пыли на образование облаков и изменение климата еще не изучен в достаточной степени. Новые исследования в этой области порождают все больше вопросов, ответы на которые пока не получены.
Влияние пыли из космоса на преобразование океанического ила
Облучение космической пыли солнечным ветром приводит к тому, что эти частицы попадают на Землю. Статистика свидетельствует о том, что наиболее легкий из трех изотопов гелия в огромном количестве попадает через пылинки из космоса в океанический ил.
Поглощение минералами железомарганцевого происхождения элементов из космоса послужило основой в формировании уникальных рудных образований на океанском дне.
На данный момент количество марганца в областях, которые близки к полярному кругу, ограничено. Все это связано с тем, что космическая пыль не поступает в Мировой океан в тех районах из-за ледяных щитов.
Влияние космической пыли на состав воды Мирового океана
Если рассматривать ледники Антарктиды, то они поражают количеством найденных в них остатков метеоритов и наличием космической пыли, которая в сотню раз превышает обычный фон.
Чрезмерно повышенная концентрация того же гелия-3, ценных металлов в виде кобальта, платины и никеля позволяет с уверенностью утверждать факт вмешательства космической пыли в состав ледникового щита. При этом вещество внеземного происхождения остается в первозданном и не разбавленном водами океана виде, что само по себе является уникальным явлением.
По мнению некоторых ученых, количество космической пыли в таких своеобразных ледяных щитах за последний миллион лет насчитывает порядка нескольких сотен триллионов образований метеоритного происхождения. В период потепления эти покровы тают и несут в Мировой океан элементы космической пыли.
Смотрите видео о космической пыли:
Что космическая пыль может рассказать о Солнечной системе и Земле
Вот так под микроскопом выглядят микрометеориты
Каждый год на квадратный метр поверхности Земли приходится около 10 частичек внеземного вещества — космической пыли. «Это означает, что пыль везде. На улицах, в вашем доме, возможно, даже на вашей одежде», — говорит Мэтью Гендж, ученый из имперского колледжа Лондона. Он специализируется как раз на гостях из космоса — микрометеоритах.
Круглые и разноцветные, микрометеориты отличаются друг от друга. Но до 1870 года их никто не замечал, пока экспедиция HMS Challenger не обнаружила их на дне Тихого океана. На суше обнаружить нечто подобное сложнее, поскольку гостей из космоса быстро прячет обычная пыль.
В течение веков ученые считали, что странные объекты со дна морей и океанов — расплавленные частицы с поверхности более крупных метеоритов, которые отходят от основого объекта во время падения на Землю. Но на самом деле это не всегда так — большая часть космической пыли попадает к нам не с поверхности метеоритов, а с космических скал, которые находятся в миллионах километров от Земли. Эти частицы оставляют крохотные сообщения, которые расшифровывают ученые. Гендж — один из них, он занимается этим уже в течение 30 лет.
Он начал работать в тот момент, когда ученые узнали, что в Антарктиде много микрометеоритов. Около 10% пыли, встречающейся во льдах Антарктиды попала к нам из космоса. Поэтому Гендж занялся изучением этой пыли, ее состава и морфологии. Специалистов по микрометеоритам немного, это небольшое и тесное сообщество. Но Гендж несколько выделяется — дело в том, что он смог научиться интерпретировать информацию, которую несет космическая пыль. Причем не столько о происхождении пыли, сколько о Земле в разные моменты истории нашей планеты.
Космическая пыль в сосуде. Ее собрали в Антарктиде в 2006 году
Сейчас Гендж изучает образцы пыли у себя дома, поскольку работа в лаборатории еще не восстановлена из-за пандемии. Он взял собранную пыль, микроскоп, чего вполне достаточно для работы.
Почему именно космическая пыль
Астрономы обычно уделяют максимум внимания звездам и галактикам. Все потому, что они очень заметны, это во-первых, и дают массу информации о космосе, во-вторых. Но пыль, хотя и совсем незаметна, может дополнить наши знания о космосе и том, что нас окружает. Ведь частички космического вещества содержат огромное количество информации о том, откуда они и как попали к нам. Пыли в космосе огромное количество, а на Землю она попадает гораздо чаще, чем метеориты.
Откуда к нам попадает пыль
Несмотря на то, что ученые уже очень давно знают о космической пыли, до 1990-х астрономы почти ничего не знали о том, что является генератором пыли в Солнечной системе. Французские ученые, например, считали, что пыль приходит к нам с комет. Но в итоге удалось понять, что микрометеориты (т.е. пыль) попадает к нам с астероидов. Большая их часть по составу схожа с метеоритами типа углистые хондриты.
Ну а что можно узнать при помощи микрометеоритов?
Они дают информацию, которую сложно или невозможно получить при изучении обычных метеоритов. Кроме того, попадание метеорита на нашу планету — случайность. Для этого нужно, чтобы от астероида откололся кусок, потом этот кусок двигался бы по орбите, отличной от орбиты астероида, и все факторы сошлись бы таким образом, чтобы метеорит упал на Землю.
С пылью все похоже и, в то же время, немного иначе. Да, для того, чтобы частица пыли оторвалась от поверхности какого-либо объекта, нужно внешнее воздействие. Но потом пыль движется под действием солнечного света. Этот процесс называется эффектом Пойнтинга-Робертсона. Эффект был впервые описан в 1903 году известным британским физиком Джоном Генри Пойнтингом, который объяснил его в рамках эфирной теории электромагнетизма. Правильное объяснение эффекта с точки зрения общей теории относительности дал Говард Перси Робертсон в 1937 году.
Мэтью Гендж во время изучения космической пыли у себя дома в Лондоне
Так вот, космическая пыль по спирали движется к Солнцу. Траектория движения пересекает орбиты планет, так что вероятность захвата пыли какой-либо планетой, включая Землю, достаточно высокая. В целом, эта вероятность гораздо выше вероятности попадания метеорита на Землю. Кроме того, космическая пыль, микрометеориты, попадает к нам из всех уголков Солнечной системы, так что информации можно извлечь очень много.
В целом, один метеорит дает большое количество информации о небольшом количестве объектов. А космическая пыль дает небольшой объем информации о многих объектах. Ну а все это в комплексе предоставляет ученым огромный массив данных.
А куда еще падает космическая пыль?
Конечно же, не только на Землю. Она попадает на Венеру, Марс, Юпитер и другие объекты. Что касается Земли, то есть предположение, что космическая пыль — один из факторов, который привел к появлению жизни. Микрометеориты все время приносят на нашу (и другие) планету аминокислоты — основу жизни. Конечно, чтобы из аминокислот возникла жизнь, нужно много больше, чем просто увеличение концентрации аминокислот. Тем не менее, это один из важных факторов. И, к слову, микрометеориты — основной источник органических веществ для Марса.
Кроме того, космическая пыль играет важное значение для цепочек питания (трофические цепи) глубоководных биосистем. Некоторые регионы океана настолько сильно удалены от суши, что организмы, которые живут там, нуждаются в ином источнике некоторых элементов. Это может быть, например, железо — и именно микрометеориты приносят железо этим организмам.
Что она позволяет узнать о Солнечной системе?
Состав различных областей системы. Так, во время ее формирования состав разных «слоев» менялся. И чем больше времени проходит, тем сильнее изменения. Когда ученые исследуют метеориты и микрометеориты, они стараются понять, в каком месте «диска» Солнечной системы образовался объект и как меняется состав и структура слоев этого диска.
Каждая планета формировалась в уникальных условиях, поэтому они отличаются друг от друга. Понимание этих условий помогает понять, как могут выглядеть планеты из других звездных систем и каков принцип их образования.
А что космическая пыль помогает понять о Земле?
В первую очередь, это атмосферный состав планеты в разные эпохи. Когда очень горячий объект проходит через атмосферу, он с ней взаимодействует. Изучая этот объект, можно определить особенности атмосферы в определенный период времени.
Одно из исследований, опубликованных в Nature, раскрывает результаты изучения микрометеоритов, пыли, выпавшей на Землю 2,7 млрд лет назад. Эти объекты нашли в песчанике в Австралии и изучили. В итоге удалось понять, какой была атмосфера в тот период времени.
Кусок раскаленного металла, помещенный в атмосферу, поглощает кислород. И это отличный инструмент для измерения состава верхних слоев атмосферы Земли. Если ученые смогут изучить микрометеориты на Марсе, то получат изрядный объем данных об атмосфере этой планеты в прошлом.
Но пока что мы изучаем историю Земли. Так, до изучения микрометеоритов из австралийского песчаника считалось, что 2,7 млрд лет назад кислорода в атмосфере было очень мало. Но, изучив эти объекты мы поняли, что нет — его было много.
Правда, на изучение космической пыли нужно очень много времени. Ученый, о котором говорилось выше, до сих пор исследует образцы, собранные им в 2006 году, настолько это долгий процесс. Сбор образцов, к слову, занял всего 5 минут.
Что касается Антарктики, то там удалось собрать около 6 кг пыли, и в этом объеме оказалось около 3000 самых разных микрометеоритов.
Космическая пыль
Откуда же берется космическая пыль? Наша планета окружена плотной воздушной оболочкой – атмосферой. В состав атмосферы, кроме известных всем газов, входят ещё и твёрдые частички – пыль.
Пыль земного происхождения
В основном она состоит из частиц почвы, поднимающихся вверх под действием ветра. При извержении вулканов часто наблюдаются мощные пылевые облака. Над большими городами висят целые «пылевые шапки», достигающие высоты в 2-3 км. Число пылинок в одном куб. см воздуха в городах достигает 100 тысяч штук, в то время как в чистом горном воздухе их содержится всего несколько сотен. Однако пыль земного происхождения поднимается на сравнительно небольшие высоты – до 10 км. Вулканическая пыль может достигать высоты 40-50 км.
Происхождение космической пыли
Установлено присутствие пылевых облаков на высоте, значительно превышающей 100 км. Это так называемые «серебристые облака», состоящие из космической пыли.
Происхождение космической пыли чрезвычайно разнообразно: в неё входят и остатки распавшихся комет, и частицы вещества, выброшенного Солнцем и принесённого к нам силой светового давления.
Естественно, что под действием земного притяжения значительная часть этих космических пылинок медленно оседает на землю. Присутствие такой космической пыли было обнаружено на высоких снеговых вершинах.
Метеориты
Кроме такой, медленно оседающей космической пыли, в пределы нашей атмосферы ежедневно врываются сотни миллионов метеоров – то, что мы называем «падающими звёздами». Летя с космической скоростью в сотни километров в секунду, они сгорают от трения о частицы воздуха, не успев долететь до поверхности земли. Продукты их сгорания тоже оседают на землю.
Материалы по теме
Тунгусский метеорит
Впрочем, среди метеоров есть и исключительно большие экземпляры, долетающие до поверхности земли. Так, известно падение большого Тунгусского метеорита в 5 часов утра 30 июня 1908 года, сопровождавшееся рядом сейсмических явлений, отмеченных даже в Вашингтоне (в 9 тысячах км от места падения) и свидетельствующих о мощности взрыва при падении метеорита. Профессор Кулик, с исключительной смелостью обследовавший место падения метеорита, нашёл чащу бурелома, окружающую место падения в радиусе сотен километров. Метеорита к сожалению, ему найти не удалось. Сотрудник Британского музея Кирпатрик в 1932 году совершил специальную поездку в СССР, но к месту падения метеорита даже не добрался. Впрочем, он подтвердил предположение профессора Кулика, оценившего массу упавшего метеорита в 100-120 тонн.
Облако космической пыли
Интересна гипотеза академика В. И. Вернадского, считавшего возможным падение не метеорита, а огромного облака космической пыли, шедшего с колоссальной скоростью.
Владимир Иванович Вернадский
Свою гипотезу академик Вернадский подтверждал появлением в эти дни большого количества светящихся облаков, двигавшихся на большой высоте со скоростью 300-350 км в час. Этой гипотезой можно было бы объяснить и то, что деревья, окружающие метеоритный кратер, остались стоять, в то время как расположенные далее были повалены взрывной волной.
Помимо Тунгусского метеорита известен ещё целый ряд кратеров метеоритного происхождения. Первым из таких обследованных кратеров можно назвать Аризонский кратер в «Каньоне Дьявола». Интересно, что близ него были найдены не только осколки железного метеорита, но и маленькие алмазы, образовавшиеся из углерода от большой температуры и давления при падении и взрыве метеорита.
Кроме указанных кратеров, свидетельствующих о падении огромных метеоритов весом в десятки тонн, существуют ещё и более мелкие кратеры: в Австралии, на острове Эзель и ряд других.
Помимо больших метеоритов, ежегодно выпадает довольно много более мелких – весом от 10-12 грамм до 2-3 килограмм.
Если бы Земля не была защищена плотной атмосферой, мы ежесекундно подвергались бы бомбардировке мельчайших космических частиц, несущихся со скоростью, превосходящей скорость пули.
Похожие статьи
Понравилась запись? Расскажи о ней друзьям!
Новости
Время работы: с 10:00 до 21:00,
Выходной день: вторник
«Ретро-кафе»: в дни работы Планетария с 10:00 до 20:00.
Музей «Лунариум» временно закрыт
+7 (495) 221-76-90
АО «Планетарий» © 2017 г. Москва, ул.Садовая-Кудринская, д. 5, стр. 1
Космическая пыль
Космическая пыль – это частицы твёрдого вещества размером от нескольких молекул до десятков микрон, находящиеся в космическом пространстве. По местоположению во Вселенной она делится на межгалактическую, галактическую, межзвёздную, межпланетную, околопланетную, астероидную, кометную, пыль Пояса Койпера и др.
В отношении космической пыли, выпадающей на Землю, существует некоторая терминологическая неопределенность, так как среди специалистов широко используется термин «микрометеорит», как синоним космической пыли. Академик В.Г. Фесенков называл микрометеоритами те частицы межпланетной пыли, которые в силу их малой массы не нагреваются при прохождении через атмосферу и достигают поверхности Земли в неизменном виде. Последнее обстоятельство делает проблему изучения космической пыли очень важной для понимания происхождения Солнечной системы.
Впервые следы космической пыли на Земле обнаружены в красных глубоководных глинах английской экспедицией под руководством Меррея, исследовавшей дно Мирового океана на судне «Челленджер» в 1873-76 годах. С глубины 4300 м в южной части Тихого океана были подняты образцы железомарганцевых конкреций, на которых были обнаружены магнитные железные микросферы, позже получившие название «космические шарики Меррея». Уже в наше время выяснилось, что эти шарики на 90% состоят из металлического железа, на 10% – из никеля, а их поверхность покрыта тонкой корочкой оксида железа. В России в первой половине ХХ века на необходимость изучения космической пыли указывал В. И. Вернадский.
Интерес исследователей к металлическим микросферам привел к тому, что их стали обнаруживать в осадочных породах разного возраста и происхождения, на дне океанов, озер, льдах полярных областей и Гренландии, метеоритных кратерах.
