НАУЧНО-ПРОИЗВОДСТВЕННОЕ ОБЪЕДИНЕНИЕ "факел"
КОМИССИЯ ПО МЕТЕОРИТАМ И КОСМИЧЕСКОЙ ПЫЛИ СО АН СССР
ТОМСКОЕ ОТДЕЛЕНИЕ
ВСЕСОЮЗНОГО АСТРОНОМО-ГЕОДЕЗИЧЕСКОГО ОБЩЕСТВА
КОМПЛЕКСНАЯ САМОДЕЯТЕЛЬНАЯ ЭКСПЕДИЦИЯ
ОТЧЁТ
по теме Ф-348-д
ИССЛЕДОВАНИЕ ПРОБЛЕМЫ ТУНГУССКОГО МETEOPИTA
Том
ВТОРОЙ
Новосибирск 1971
V.ПОИСКИ ВЕЩЕСТВА ТУНГУССКОГО МЕТЕОРИТА
Космическая пыль на поверхности Земли и в ее атмосфере
ВВЕДЕНИЕ
Проблема космической пыли, имевшая в течение длительного периода времени чисто теоретический интерес, в последние годы, в особенности в связи с успехами в освоении космического пространства, приобретает большое практическое значение. Все более очевидным становится то обстоятельство, что правильное понимание ряда геофизических процессов возможно лишь при условии учета взаимосвязи "Земля - космическое пространство - Земля"; обмена нашей планеты с космической средой веществом и энергией - обмена, на наличии и значении которого настаивал в свое время акад. В.И.Вернадский.
Не подлежит сомнению, что механизм развития таких геофизических процессов, как свечение ночного неба, образование серебристых облаков, сумеречные явления, по некоторым данным - возникновение спорадического Е слоя ионосферы и возможно, выпадение атмосферных осадков - связан с проникновением в атмосферу Земли космической пыли. Выпадая на поверхность нашей планеты, вступая в сложную цепь превращений в ее биогеносфере, космическое вещество может определенным образом влиять на химический и изотопный состав последней. Эти процессы пока не изучены, как и их роль в биологии, однако представляется вероятным, что "подкормка" земной флоры за счет космических микроэлементов - в особенности в суровых природных условиях Заполярья и Антарктиды - может иметь определенное значение.
Выпадение космической пыли имело место и в отдаленные от нас во времени геологические периоды. Находки космического вещества в миоценовых породах, в силурийской каменной соли, в донных осадках, давность образования которых оценивается в 10-15 млн лет, убедительно свидетельствуют об этом. Сейчас пока трудно определенно говорить о том, что исследование космического вещества в породах может дать дополнительную информацию об их возрасте, однако возможность такого рода нельзя считать исключенной / особенно учитывая вероятное образование в космической пыли долгоживущих радиоизотопов под действием космический лучей/.
Ракетные и спутниковые исследования выявили сложную картину распределения космического вещества в околоземном космическом пространстве. Наличие околоземного пылевого облака с достаточно сложной структурой представляет несомненный практический интерес для космических полетов /микрометеоритная опасность, эрозия космическим веществом конструкций, длительное время находящихся в космосе/.
Наконец, нельзя забывать и о том, что изучение космической пыли - это частный случай изучения межпланетного и галактического вещества вообще, работы, которая дает и будет давать в будущем материал для широких космогонических обобщений.
Таким образом, проблема космической пыли есть проблема комплексная, представляющая очевидный интерес для представителей различных специальностей - от астрономов-космологов до геологов и от геофизиков до ботаников. В то же время разработка учения о космической пыли находится еще у самых своих истоков.
Число литературных источников, посвященных космической пыли, достаточно велико. Однако сведения эти разрознены и зачастую опубликованы в малодоступных изданиях. Отсюда возникает потребность в сведении этого материала воедино, в создании литературной сводки, которая помогла бы войти в курс дела исследователю, пожелавшему работать в данной области.
Настоящая работа является одной из первых попыток такого рода. Читателю, очевидно, легче судить, в какой мере авторы справились с этой задачей. Со своей стороны они могут лишь выразить надежду, что эта работа возбудит интерес широкого круга специалистов разных отраслей к этой сложной, но весьма перспективной области.
1. НЕКОТОРЫЕ СВЕДЕНИЯ ИЗ ИСТОРИИ РАЗВИТИЯ УЧЕНИЯ О КОСМИЧЕСКОЙ ПЫЛИ
Термин "космическая пыль" многократно упоминается уже в астрономической и геофизической литературе прошлого столетия, однако тогда в него вкладывалось несколько иное содержание, чем сейчас. Если в настоящее время под космической пылью понимается любое мелкодисперсное космическое вещество вне зависимости от источника его происхождения /пыль межзвездная, метеорная, метеоритная и т.д./, то в XIX веке космической пылью называли наиболее мелкие метеорные тела, движущиеся в пределах солнечной системы /то, что теперь обозначают как межпланетную космическую пыль/. Многие исследователи того времени были склонны придавать космической пыли важную роль в геологических и геофизических исследованиях. В этой связи должно быть прежде всего названо имя известного полярного исследователя Норденшельда, описавшего ряд случаев крупных выпадений пыли /по его мнению, космической/ на поверхность Земли и
произведшего минералогическое и химическое описание предполагаемых космических образцов /148-151/. Аналогичные сборы проводились в высокогорных и полярных районах и другими исследователями. Так, Флайт описал выпадение в одном из арктических районов мелкодисперсного метеорного вещества /105/, Штольп обнаружил высокое содержание никеля в образцах пыли, собранной им в Кордильерах /187/, Юнг нашел среди микроскопических пылевых частиц мелкие темные шарики, близкие, по-видимому, к сферулам космического происхождения /125/. Сходные пустотелые железные шарики были найдены в 1858 году среди частиц пыльного дождя, наблюдавшегося над территорией между Австралией и островами Кокос, они же упоминаются в работах Эренберга, Вальтера и в особенности Мэррея, обнаружившего металлические сферулы в тихоокеанских донных илах /101, 195,140/. Позднейшие исследования показали, что, по крайней мере, часть этих частиц имеет космическое происхождение.
В литературе того времени имеются описания выпадений космической пыли и в ряде других мест, однако в большинстве случаев они в той или иной мере сомнительны, т.к. в них отсутствует достаточно надежная дифференцировка космического вещества от вулканической пыли и других возможных земных загрязнений.
Несмотря на то, что в указанный период времени был высказан ряд интересных мыслей о роли космической пыли в геофизических процессах, несмотря на продолжавшиеся попытки сбора космического пылевого вещества /см. например,190/, эти работы носили главным образом рекогносцировочно-поисковый характер, и результаты их в общем малодостоверны / это относится и к более поздним попыткам обнаружения космической пыли в непосредственной близости от индустриальных центров /145/.
Начиная примерно с 20-х годов нашего века, интерес к космической пыли значительно возрос. Это было связано, главным образом, с успехами звездной астрономии, обнаружившей гигантские скопления пылевой материи в межзвездном пространстве. С этого времени в учении о космической пыли четко обозначались два основных русла работы: одно из них связано с изучением свойств межзвездной космической пыли, оно пользуется пока исключительно косвенными методами, второе - с исследованием пылевой материи, локализованной в Солнечной системе, включая ту часть пылевой компоненты, которая попадает в атмосферу Земли / в том числе пыль, образующуюся за счет сгорания метеоров и метеоритов/.
Работы в первом направлении связаны в СССР с именами В.Г.Фесенкова, Д.А.Рожновского, П.П.Паренаго, М.А.Вакашид-зе, Г.А.Шайна, В.С.Сафронова и др.; за границей - Я.Оорта и ряда других. В ходе этих исследований, широко развернувшихся в конце 30-х годов и неослабно продолжающихся до настоящего времени, был установлен ряд кардинальных фактов, характеризующих межзвездную среду и представляющих первостепенный космогонический интерес. Было показано, в частности, что космическая пыль в галактических системах распределена достаточно неравномерно. В ряде случаев она образует крупные облака, достигающие размеров в несколько сот парсеков. Установлено, что в пределах нашей Галактики межзвездная пыль сосредоточена, главным образом, в галактической плоскости, где она образует сравнительно тонкий /толщиной в несколько сот парсеков/ слой. По-видимому, это относится и к другим галактикам.
Были определены размеры межзвездных пылинок, оказавшиеся равными примерно 10-5 см. Весьма существенно, что пылевые туманности связаны генетически с газовыми. Полученные материалы, в целом свидетельствующие об огромной роли межзвездной пылевой компоненты, послужили основой для космогонических представлений, в которых межзвездной пыли отводится исключительная роль в образовании звезд и планет. В этой области необходимо особо отметить сформулированную в конце 40-х годов гипотезу О.Ю.Шмидта о происхождении солнечной системы из протопланетного пылевого облака и теорию В.Г.Фесенкова, предполагающую образование звезд в волокнах диффузных туманностей.
На развитие второго направления работ большое влияние оказали идеи акад. В.И.Вернадского, значение которых трудно переоценить. В.И.Вернадский уже в 30-е годы подчеркивал настоятельную необходимость начать работы по организованному сбору и изучению космической пыли на поверхности Земли, справедливо считая, что космической пыли принадлежит выдающаяся роль в материальном обмене Земли с окружающей ее межпланетной средой. В.И.Вернадский проявлял живейший интерес к природным явлениям, причиной которых могла быть космическая пыль. Им сформулирована, в частности, гипотеза о пылевой природе Тунгусского метеорита / 19,1 6/. Он же настаивал на изучении так называемой Ямальской "мглы" - предположительного выпадения облака космической пыли в Ямало-Ненецком округе в 1938 году. Идеи В.И.Вернадского активно поддерживал и развивал П.Л.Драверт, первый иссле дователь / если не считать эпизодических попыток XIX столетия/ космической пыли на территории Сибири. Следует заметить, однако, что идеи В.И.Вернадского и П.Л.Драверта длительное время не подвергались экспериментальной проверке. Это объяснялось, главным образом, трудностями методического порядка: сходством космических частиц с индустриальной пылью и невозможностью/ до эпохи искусственных спутников и космических ракет/ прямого сбора пыли в верхних слоях атмосферы. В связи с этим сведения о межпланетной пыли, относящиеся к данному периода времени, связаны, главным образом, с наблюдениями зодиакального света и метеорных явлений в атмосфере Земли.
Большой вклад в эти разделы учения о межпланетном космическом веществе сделан В.Г.Фесенковым, И.С.Астаповичем, Гоффмейстером, Эпиком и другими.
Принципиально новый этап в развитии учения о космической пыли связан с применением искусственных спутников Земли и космических ракет. Впервые в истории геофизики появилась реальная возможность сбора и исследования вещества, распыленного в верхних слоях атмосферы. В этой связи необходимо отметить работы Т.Н.Назаровой, Ч.Л.Рускола, В.И.Мороза, а за рубежом - Уиппла, Бэрда и целого ряда других авторов. В результате запусков ракет и спутников, оборудованных специальной аппаратурой, были получены важные сведения о распределении и динамике космической пыли в околоземном космическом пространстве. В частности, представляется вероятным наличие пылевого облака, окружающего наше планету, выяснены некоторые особенности его строения, получены материалы о динамике обмена постулированного околоземного пылевого облака с зодиакальным облаком. Сбор космического вещества с помощью специальных ловушек позволил получить достоверные сведения о морфологии и химическом составе первичной космической пыли.
Эти исследования дали толчок и к изучению других аспектов данной проблемы. В соответствии с идеями В.И.Вернадского интенсивно ведутся поиски космического вещества в удаленных от индустриальных центров районах / Гренландия, Антарктида/. В 1961-63 году Комитетом по метеоритам АН СССР и Комиссией по метеоритам и космической пыли СО АН СССР было начато изучение распространения космической пыли на территории Сибири / К.П.Флоренский, Е.И.Вронский/. Значение этой работы, осуществляемой в связи с исследованием Тунгусского метеорита, далеко выходит за рамки только этой проблемы. Предпринимаются интенсивные попытки отыскания надежных критериев дифференцировки космической пыли от пыли вулканической и индустриальной. Чрезвычайно интересны с геологической точки зрения исследования содержания космического вещества в осадочных породах.
Таким образом, современный этап изучения космической пыли в околоземном космическом пространстве, в атмосфере Земли и на поверхности нашей планеты характеризуется комплексностью проводимых исследований, разносторонностью применяемых методов и использованием самой совершенной точной аппаратуры.
Ниже мы сделаем попытку подведения некоторых итогов работы в этой области, причем основное внимание будет уделено исследованиям, относящимся к космической пыли в пределах поверхности Земли и ее атмосферы.