Как измерить невидимое

Наличие такого невидимого ядра создает внутри галактик добавочное тяготение, и потому звезды на окраине галактики могут вращаться быстрей, чем в отсутствие этого ядра (так камень может быстрее вращаться на веревке, если сделать веревку прочнее). Этот эффект был замечен Яном Оортом еще в 1932 году, когда он измерил скорость вращения окраинных звезд Млечного Пути: они вращались быстрее, чем позволяло тяготение одних только видимых звезд нашей галактики, и поэтому Оорт постулировал, что в нашей галактике есть еще что-то невидимое. Позже, когда были изучены первые стадии образования вселенной, стало ясно, что в ней есть много такого невидимого (темного) вещества, даже больше, чем видимого.

Последние измерения космического зонда «Планк» показали, что масса темного вещества составляет 85,5% всей массы вещества во вселенной, а нашего обычного (видимого) вещества в ней всего 14,5%. Но вот что загадочно: согласно Лямбда-CDM-теории, темное вещество должно было рождаться в виде неоднородных комков, так что наряду с большими ядрами, вокруг которых рождались большие галактики вроде нашего Млечного Пути или Туманности Андромеды, должно существовать множество ядер поменьше, вокруг которых должны были возникать карликовые галактики. А на самом деле таких карликов во вселенной оказалось много меньше, чем предсказывает теория.

В частности, такого рода загадка отличает и нашу галактику. Ее большая масса указывает на очень большое невидимое ядро. И есть определенные данные, указывающие, что ядро это должно быть неоднородным – в нем должно быть много отдельных сгущений, вокруг каждого из которых должна была в свое время возникнуть карликовая галактика – этакий небольшой спутник нашего гигантского Млечного Пути. А на самом деле у него всего три спутника – Большое и Малое Магеллановы облака и карликовая галактика Сагиттариус. И вот эта-то загадка недостающих спутников, лет пятнадцать не дававшая покоя астрономам, сейчас разгадана австралийскими учеными под руководством д-ра Прайвала Кафле.

Путь к разгадке лежал через новое, самое точное и детальное из всех до сих пор измерений скорости окраинных звезд нашей галактики. Метод такого измерения был разработан д-ром Кафле путем улучшения давней техники такого рода исследований, придуманной еще в 1915 году британским астрономом Джинсом. Новый метод Кафле позволил вычислить, что совокупная масса темного вещества в Млечном Пути и вокруг него составляет 800 миллиардов масс Солнца (напомню, что совокупная масса всех звезд нашей галактики составляет 200 миллиардов солнечных масс). Это, конечно, невообразимо чудовищная масса, но вот что много важнее: она оказалась вдвое меньше, чем считали раньше. Измерение невидимого, проведенном д-ром Кафле, показало, что в нашей галактике вдвое меньше темного вещества, чем думали прежде. Более того, д-ру Кафле удалось показать, что это вещество распределено так, что в нем есть лишь три небольших комка, окружающих главный, а потому и спутников у нашего Млечного Пути должно быть только три, как и показывают наблюдения.

Замечательная разгадка. Если она подтвердится, то, может быть, укажет путь к решению проблемы недостающих карликовых галактик вообще. Хорошо бы…

*****************

Плюмы, траппы и радиолярии

Кора Земли, как известно, состоит из отдельных континентальных плит, которые величаво и медленно движутся относительно друг друга (ученые называют это явление тектоникой). В местах стыка одна плита обычно вдвигается под другую, погружаясь в горячую верхнюю мантию, и часть магмы в этих местах вырывается на поверхность в виде извержений, вот почему вдоль стыков плит на Земле так много вулканов. Однако на Земле есть следы былых вулканических извержений (Йеллоустон, например) и излияний магмы (базальтовые «траппы» - от шведского «траппа», «лестница»; на Деканском плоскогорье в Индии и в Восточной Сибири), не связанных с тектоникой. В 1971 году геофизик Морган выдвинул предположение, что все такие места – это точки выхода гигантских струй раскаленного вещества, которые текут от ядра Земли к определенным участкам земной коры (эти столбы называют суперплюмами, от слова «plume» – «струйка»). Время от времени такая струя прожигает земную кору, открывая выход извержениям и излияниям базальта. В силу гигантских объемов накапливающейся в таком столбе магмы ее прорывы тянутся сотни тысяч, а то и миллионы лет. Легко понять, что в такие времена жизнь на Земле претерпевает катастрофу.

Одна такая биологическая катастрофа давно уже привлекает внимание ученых – это Великое побоище, произошедшее 250 млн лет назад, на переходе от пермского к триасовому геологическому периоду, когда в течение какого-нибудь миллиона лет погибли 90% всех живых существ в морях и океанах и 60-70% на суше. По аналогии с катастрофой динозавров (65 млн лет назад) П-Т-катастрофу тоже пытались объяснить ударом гигантского метеорита. Было также предположение, что ее вызвал одновременный гигантский выброс метана из океанских глубин. Но большинство ученых согласны с тем, что наиболее вероятной причиной П-Т-катастрофы был гигантский прорыв одного их суперплюмов, а именно – сибирского, ибо датировка сибирских траппов показала, что эти чудовищные излияния базальта (по площади равные всей Западной Европе) начались как раз 252-251 млн лет назад и продолжались не менее миллиона лет подряд. Это было самое гигантское из всех известных науке подобных явлений. (Кстати, есть предположение, что этот прорыв магмы был спровоцирован ударом огромного метеорита, упавшего на противоположной точке земного шара, в Антарктиде).

Траппы на плато Путорана (полуостров Таймыр)

В 2013 году журнал Global and Planetary Change отвел целый номер новейшим исследованиям различных аспектов П-Т-катастрофы. Два из них были посвящены доказательству того, что катастрофа была вызвана именно сибирским извержением. В них двумя различными методами было показано, что отложения вулканического пепла в Южно-Китайском море совпадают по времени и по концентрации редкоземельных элементов с отложениями погибших морских существ на дне моря. Это подтверждает связь катастрофы с сибирским извержением. А опубликованное в августе 2014 года в журнале Earth-Science Reviews исследование ученых Альгео и Фенга впервые детально выявило, как именно извержение привело к катастрофе. Анализ этих авторов (основанный на изучении биологического разнообразия погибших в катастрофе мельчайших радиолярий) дает основание думать, что важнейшей причиной гибели 90% морских существ было изменение кислородного содержания тогдашних океанов.

Длительный выброс пепла и СО2 в Сибири создал в атмосфере всей Земли мощный слой веществ, не выпускавших земное тепло в космос, результатом чего был рост глобальной температуры на 10-15 градусов. Поверхностные слои океана нагрелись до 40 градусов, и это резко снизило содержание в них кислорода, поскольку он растворяется в воде тем хуже, чем выше ее температура. Кроме того, извержение породило кислотные дожди, которые убили земную растительность, и поэтому почва, лишенная скреплявших ее корней, была смыта в океаны вместе с содержавшимися в ней питательными веществами. Это вызвало бурный рост водорослей, дополнительно высасывавших кислород из воды.

Кислородное обеднение воды запечатлелось в цвете тогдашних скал: они из красных (богатых окисью железа) стали серыми. И что интересно: анализ радиолярных отложений того времени показал, что уже первый этап этого обеднения уменьшил число разных видов радиолярий со 125 до 15! Однако истребление морских существ проявилось тогда лишь в уменьшении числа видов внутри каждого рода существ. На следующем этапе началось уже истребление целых родов. Видимо, это было уже результатом начавшегося в то время длительного излияния магмы на огромных площадях сибирских траппов. Судя по отложениям на морском дне, восстановление морской живности началось лишь через 1-2 млн лет. Эта цифра тоже хорошо совпадает с длительностью сибирского извержения. Эти совпадения позволяют думать, что причины и характер П-Т-катастрофы получили теперь правильное и убедительное объяснение.

ХРОНИКА

Новые наскальные рисунки древних людей - изображения ладоней и два рисунка диких животных - найдены на острове Сулавеси в Индонезии. Общее число таких рисунков, найденных там в последние годы, приближается к сотне. Новые методы датировки позволили установить, что возраст рисунков - 35-40 тысяч лет, то есть такой же, как возраст наскальных рисунков, найденных в пещерах Европы. Как считают археологи, это совпадение дат может указывать, что искусство возникло независимо в одно время в разных местах либо, что более вероятно, даже первые гомо сапиенс, вышедшие из Африки 65 тысяч лет назад, уже обладали зачатками символического мышления.

*******

Пенису 385 млн лет, заявляет в журнале Nature австралийский ученый Лонг, изучавший половые сношения рыбок из древнего семейства плакодерм – предшественников всех позвоночных, включая человека, которые правили земными водами 70 млн лет подряд, загадочно вымерли 360 млн лет назад и оставили нам в наследство челюсти, зубы, конечности и т. д. У самцов этих рыб впервые появились L-образные костные отростки, переносящие сперму к самке, а у самок – короткие парные кости, которыми они направляли эти отростки со спермой в нужное место (что было надежней, чем оплодотворять икринки в воде). Эти отростки, утверждает Лонг, и развились в нынешние пенисы. Интересно - и анти-эволюционно! - что потомки этих рыб вернулись к оплодотворению в воде.

Рафаил Нудельман
"Окна", 13.11.2014