Задумайтесь о месте, где вы сейчас сидите.
Отмотайте ленту времени назад
и, возможно, вы очутитесь на дне мелководного моря,
или где-то очень глубоко под толщей земных пород,
или же будете дрейфовать в потоках лавы в местности, похожей на преисподнюю.
Но давайте отправимся подальше во времени —
примерно на 4,6 миллиарда лет назад,
и вы окажетесь внутри огромного облака пыли и газа,
вращающегося вокруг новорождённой звезды.
Это сцена одной из величайших тайн физики —
загадки крошечных комочков космический пыли.
Кажущееся пустым межзвёздное пространство
на самом деле содержит облака газа и пыли,
созданные, как правило, сверхновой звездой.
Когда плотное облако достигает определённого порога,
известного как масса Джинса, оно саморазрушается.
Сжимающееся облако вращается всё быстрее и быстрее,
нагреваясь в итоге настолько, что сжигает водород в своём ядре.
В этот момент рождается звезда.
По мере синтеза новая звезда
выбрасывает струи газа, сдувающие края облака,
формируя вращающееся кольцо газа и пыли, называемое протопланетным диском.
В нём царят сильные ветры.
Вихри газа разгоняют частицы по сторонам и сталкивают их друг с другом.
Пыль состоит из крошечных кусочков металлов, твёрдых пород и льда.
Мы наблюдали в космосе тысячи подобных дисков
на разных стадиях формирования,
когда пыль сцепляется, образуя всё более внушительные структуры.
Частицы пыли размером в 100 раз меньше толщины человеческого волоса сцепляются
под воздействием так называемой силы Ван-дер-Ваальса.
Здесь облако электронов сдвигается на одну сторону молекулы,
создавая отрицательный заряд на одном её конце и положительный — на другом.
Частицы с разным зарядом притягиваются, но сила Ван Дер-Ваальса способна
удерживать вместе только крохотные кусочки вещества.
Проблема с комками пыли состоит в том, что при достижении определённого размера
ветреная атмосфера диска постоянно стремится
разрушить эти образования при их столкновении между собой.
В том, как они продолжают расти, и есть первая загадка комков космической пыли.
В одной теории этот феномен объясняется через электростатический заряд.
Энергия гамма-излучения, рентгеновского излучения и ультрафиолетовых фотонов
выбивают электроны из атомов газа внутри диска,
создавая положительные ионы и отрицательные электроны.
Электроны врезаются и притягиваются к пыли,
передавая ей отрицательный заряд.
По мере того, как ветер сбивает пыль вместе,
комки с одинаковым зарядом отталкиваются и замедляются при ударах.
При слабых столкновениях комки не будут распадаться,
но при сильном отталкивании их рост будет невозможен.
Одна из теорий гласит, что частицы, обладающие высокой энергией,
могут высвободить больше электронов из некоторых скоплений пыли,
оставив их положительно заряженными.
Комки с противоположным зарядом притягиваются, и скопления быстро растут.
Но тут возникает вторая загадка.
Из исследований состава метеоритов известно,
что эти скопления пыли в конечном итоге нагреваются, плавятся
и, охлаждаясь, превращаются в твёрдые образования, называемые хондрами.
До сих пор неизвестно, как или почему это происходит.
Более того, как эти гранулы образуются и как они сцепляются?
Электростатические силы, о которых мы говорили выше, слишком слабы,
да и гравитация не может удержать вместе микрочастицы пород.
Гравитация увеличивается пропорционально росту массы тел.
Поэтому можно легко избежать столкновения с астероидом размером с небольшую гору,
используя лишь силу ваших ног.
Но если не гравитация, тогда что? Возможно, это пыль.
Может быть, ободок пыли вокруг гранул
действует как липучка.
Подтверждения тому обнаружены в метеоритах,
где найдено множество хондр с тонким и очень хрупким ободком,
возможно, состоящих из сверхплотной пыли.
В конце концов гранулы хондр сцепляются в более крупные образования
размером порядка километра в поперечнике,
становясь наконец достаточно большими, чтобы удерживаться вместе гравитацией.
Они продолжают сталкиваться и расти, превращаясь в более крупные небесная тела,
включая известные на сегодняшний день планеты.
Если вдуматься, зачатки всего того, что мы знаем о планете Земля:
её размер, положение в Солнечной системе,
и даже элементный состав,
определялись в ходе огромнейшего числа случайных столкновений.
Вполне возможно, что, будь облако пыли немного другим по составу
и будь условия не столь благоприятными,
жизнь на Земле так бы и не возникла.