Сейчас Солнечная система находится в относительно спокойном месте галактики Млечный путь, однако в будущем мы окажемся в гораздо более опасных частях нашей галактики. Чем это космическое путешествие угрожает Земле и её обитателям?
Опубликовано: 14/11/2020
(Обновлено: 16/11/2020)

В течение миллиардов лет Земля путешествует в космосе. В то время, когда наша планета вращается вокруг Солнца, вся Солнечная система движется по намного более внушительному кругу, делая полный оборот за 200 миллионов лет. Во время этого движения мы, сами того не ведая, проходим через рукава нашей галактики, туманности, и изредка даже наблюдаем гибель звезд.

Пока солнечная система находится «на задворках» галактики, где ей ничего не угрожает

Пока солнечная система находится «на задворках» галактики, где ей ничего не угрожает. Но приближение к областям с высокой плотностью звезд или облакам космической пыли может здорово навредить Земле

Где искать следы катастроф прошлого

Но многие из этих чудес путешествия могут оказаться смертельными для нас или даже для всей планеты. И самое грустное – мы не можем предсказать движение Земли через галактику, а значит, не можем и заглянуть в прошлое при помощи уравнений движения. Однако, некоторые признаки (движение тектонических плит, например) таких неудачных для Земли встреч есть. Большинство же следов исчезло по мере развития планеты и жизни на ней – наша планета живая и потому со временем “залечивает” нанесенные ей в прошлом раны.

К счастью, есть у Земли собрат – Луна. Она находится очень близко, и наверняка испытала на себе все тяготы того же путешествия. Ее поверхность застыла, нет движения плит или активности человека. Под поверхностью Луны скрыта “история путешествий” Земли.

В настоящее время Солнечная система движется по околокруговой орбиты с большой полуосью около 30000 световых лет. Когда-то люди считали, что звезды застыли в космосе. Теперь мы считаем, что их орбиты являются практически постоянными, очень медленно меняясь под действием гравитации других планет. Но в нашей галактике есть спиральные рукава, плотность материи в которых выше, чем в остальной галактике. А значит, больше и сила. Тем не менее, они очень далеко и не оказывают заметного влияния на орбиты звезд. Но что, если скорость вращения звезды и собственного вращения рукава попадут в резонанс?

Численное моделирование, проведенное Роком Роскаром из Цюрихского университета говорит о том, что аномальное движение, вызванное резонансом, может “вытолкнуть” звезду на расстояние до 10000 световых лет от места ее рождения.

Наше Солнце богаче тяжелыми элементами, чем другие звезды-соседи, что дает основания полагать, что оно образовалось в центральных областях галактики, где звездные ветры и взрывы сверхновых обогащают межзвездное пространство намного интенсивнее, чем на задворках галактики, где мы сейчас и находимся.

Есть и другие указания на неспокойное прошлое нашей системы. В ближнем к нам рукаве Млечного пути на расстоянии более 1000 световых лет находится туманность Орион, место рождения гигантских звезд. Похоже, с течением времени мы приблизились к этому космическому «родильному дому». Но это опасное место. Огромная звезда быстро расходует свой запас топлива, и за несколько лет она взрывается сверхновой.

Рентгеновское излучение сверхновой звезды, взорвавшейся на расстоянии нескольких десятков световых лет от нас полностью уничтожит озоновый слой. Земля станет открыта ультрафиолетовому излучению Солнца, космические лучи начнут бомбардировку планеты, не давая восстановиться озоновому слою и разрушая органические соединения. Это может привести к глобальному изменению климата. Взрывом сверхновой можно объяснить одно из вымираний в истории Земли, в том числе, исчезновение динозавров.



В 1999 году были найдены следы изотопа железа-60 в отложениях южной части Тихого океана. Период полураспада этого изотопа 2.6 миллионов лет, и он практически не встречается на Земле, но зато активно выбрасывается сверхновыми. Этого недостаточно для доказательства взрыва сверхновой, затронувшего Землю, но заставляет рассматривать эту гипотезу.

Для того, чтобы найти больше подобных следов, нам следует искать их на Луне. Казалось бы, постоянная бомбардировка заряженными частицами не должна была оставить каких-либо следов. Поэтому изучению подлежат лавовые подтеки. Когда лава вытекает, она тут же попадает под бомбардировку. Но если вскоре появляется новый слой лавы, то старый застывает, оставляя отпечаток времени нового извержения. Изотопный анализ затем дает очень точное определения этого момента.

Различные автоматические космические станции уже обнаружили достаточно много мест подтеков лавы на Луне. Возраст их – более миллиона лет, когда Луна была теплее и имела вулканическую активность. Более молодые потеки можно искать в местах свежих кратеров, где лава выбивалась из-под поверхности ударами. Если удастся добраться до таких слоев, можно будет сравнить данные изотопного анализа с земными, подтвердив или опровергнув гипотезу о сверхновой, вызвавшей массовое вымирание.

Магнитное поле нашей планеты защищает Землю от солнечной радиации. Подобно этому, но в большем масштабе - солнечный ветер защищает Землю от галактической радиации

Магнитное поле нашей планеты защищает Землю от солнечной радиации. Подобно этому, но в большем масштабе – солнечный ветер защищает Землю от галактической радиации

Сможет ли Солнце защитить Землю от галактической радиации?

Но Земля могла подвергнуться и другим испытаниям. Межзвездный газ заполняет Млечный путь неравномерно. Сейчас мы находимся в необычно пустом пространстве, с одним атомом водорода на пять кубических сантиметров. В прошлом мы должны были двигаться через намного более плотную среду, а может и вовсе прошли через туманность, в которой водород объединяется в молекулы.

Путешествие через туманность опасно. Сейчас солнечная система защищена от опасного излучения солнечным ветром, который создает мощный электромагнитный щит, защищающий нас от внешних воздействий (точно так же Земля защищается от Солнца).

При плотности межзвездного пространства в 1000 молекул на кубический сантиметр солнечный ветер сможет создать защиту только для областей, более близких к Солнцу, чем наша планета. В результате в верхних слоях атмосферы должен скопиться водород, создающий непроницаемые облака. Результатом может стать только глобальный ледниковый период на нашей планете.

Мы знаем, что такое похолодание случилось 650-700 миллионов лет назад. Причина его не установлена. Это могли быть извержения вулканов, изменение орбиты Земли, или проход через плотную туманность.

А что, если эти облака действительно были и вызвали жуткое похолодание, но вместе с тем, дали рождение жизни? Такие туманности хорошо защищают внутренние области от опасностей космического излучение, и в них могут зародиться микроорганизмы, которые затем попали на Землю. Луна не позволит ответить на этот вопрос, но поможет определиться, был ли проход через туманность. Межзвездная пыль, осевшая на Луне при таком проходе, должна иметь легко различимый изотопный состав.

Для такого анализа потребует глубоко просверлить застывшие потоки лавы на Луне, взять образцы, вернуть из на Землю. Такая работа находится на грани способностей человечества, но можно ограничиться меньшей задачей. В некоторых районах кратеров слои лавы открыты сбоку, и автоматический луноход способен вытащить образцы грунта, зажатые между слоями.

Подобные образцы грунта, например, показали, что 4 миллиарда лет назад внутренняя Солнечная система подверглась неожиданной мощной бомбардировке. Ее вызвала эволюция орбит Урана и Нептуна, повлекшая смещение орбит тел пояса Койпера. Все эти изменения могли быть изначально вызвано прохождением плотных областей галактики, где гравитационное воздействие многих звезд заставило внешние планеты нашей системы поменять свои пути.


По материалам открытых источников сети интернет