Антарктида — лучшее на Земле место для поиска метеоритов. Их здесь найдено уже 4750 штук, это более 60% мировых коллекций. И эти цифры быстро растут. Разумеется, метеориты падают в Антарктиде не чаще, чем где-либо еще. Застать падение и подобрать «свежачок» — почти невероятная удача. И вот такой трофей гораздо легче найти на ледяном континенте, чем на каком-нибудь другом.
Радиотелескоп на станции Амундсен-Скотт. Фото: UNIVERSITY OF CHICAGO
Сам ледовый панцирь работает как гигантская линия доставки метеоритов. Упавший с неба камень увязает в местных ледниках. Но лед не остается неподвижным, медленно он стекает с возвышенностей в низины. Накапливающийся в ловушках лед постепенно испаряется под напором сильных антарктических ветров. А метеориты, накопленные за миллионы лет, остаются, за ними-то и охотятся ученые.
Некоторые метеориты — это обломки астероидов. Изредка встречаются гости с Луны и Марса. Но большинство небесных камней — строительный мусор времен образования планет, так и не вошедший в состав крупных тел. Они старше Земли, а порой в них встречаются вкрапления, которые старше самого Солнца. Благодаря им мы можем изучать строительный материал Солнечной системы почти в первозданном виде.
Неуловимые нейтрино
Метеориты — не единственное, что сыплется на Антарктиду с неба. На станции Амундсен-Скотт, расположенной на Южном полюсе, сооружен грандиозный детектор космических нейтрино — IceCube). Он использует целый кубический километр льда на глубине от 1,5 до 2,5 км. По этому кубу разбросано 5160 датчиков. Они фиксируют вспышки света, сопровождающие визиты космических гостей.
Нейтрино — это очень легкие частицы, не имеющие электрического заряда. Они почти никогда не взаимодействуют с обычным веществом, словно считают это ниже своего достоинства. Поэтому нейтрино пронзают толщу планет и звезд, неизменными (читай невредимыми) проходя сквозь любые преграды. Они то и приносят нам вести из недр Земли, центра Солнца и окрестностей черных дыр.
Нейтрино бывают разные, однако телескоп IceCube нацелен только на нейтрино сверхвысоких энергий, приходящие из космоса. Настоящие космические нейтрино — товар штучный. Самые энергичные из них фиксируются по нескольку штук в год, и то лишь благодаря гигантскому объему установки. Понятно, почему IceCube расположен в Антарктиде: где еще найти кубический километр вечного льда?
Уникальный инструмент уже приоткрыл завесу тайны над происхождением космических нейтрино сверхвысоких энергий. Как минимум, часть из них приходит от сверхмассивных черных дыр в центрах галактик. Но пока остается загадкой, как они там образуются и есть ли в космосе другие источники подобных частиц.
Эхо большого взрыва
На той же станции Амундсен-Скотт работает самый южный в мире радиотелескоп. Не мудрствуя лукаво, создатели назвали его Южным полярным телескопом. Радиотелескопы улавливают радиоволны, приходящие на Землю из космоса. Источники этих волн разнообразны: это нейтронные звезды, ядра галактик, межзвездный газ и так далее.
Зачем понадобилось сооружать SPT именно на Южном полюсе? Дело в том, что он работает на длине волны 1-4 мм. Такие волны сильно поглощаются парами воды. А в Антарктиде, да еще и на высоте 2800 м над уровнем моря, воздух чистый и очень сухой. И еще там весьма флегматичное Солнце: оно то месяцами не заходит, то не восходит.
Главный объект изучения для антарктического телескопа — реликтовое излучение. Оно путешествует по космосу со времен Большого взрыва. Новорожденная Вселенная была очень горячей. Вещество и излучение были перемешаны, фотоны то и дело наталкивались на частицы материи. Но пространство быстро расширялось, энергия распределялась по все большему объему, и вещество остывало.
Примерно через 300 тысяч лет после Большого взрыва реликтовое излучение окончательно отделилось от материи. Но оно доныне хранит следы бурной юности. Изучая «реликт», можно понять, как быстро расширялась Вселенная в первые мгновения жизни и на какие частицы тогда наталкивались фотоны. Среди них могут быть, например, частицы темной материи, до сих пор неизвестные науке.
Космические лучи
Детектор космических лучей на станции Моусон. Фото: PETER LAYT
Наша планета — космическое явление и сама по себе. У нее сложные взаимоотношения с потоками частиц и излучений от Солнца и из глубокого космоса. Невидимые арки магнитного поля Земли простираются далеко за пределы атмосферы. Но на магнитных полюсах они уходят под поверхность планеты. К слову, магнитные полюса не совпадают с географическими и к тому же постоянно дрейфуют.
Магнитное поле защищает нас от солнечного ветра — протонов и электронов, непрерывно истекающих из Солнца. Эти частицы, попав в ловушку геомагнитного щита, раз за разом летят вдоль магнитных линий и отскакивают от сгущений поля на полюсах. Но во время магнитных бурь полярные «магнитные пробки» дают прорехи. Тогда частицы проникают в атмосферу и вызывают полярные сияния.
Вблизи полюсов, где геомагнитные линии вторгаются прямо в ионосферу и спускаются до самой поверхности, наблюдаются разные геофизические явления, которых никогда не встретишь в средних широтах. Разнообразия добавляют космические лучи — заряженные частицы, приходящие из глубин галактик. Плазма солнечного ветра, геомагнитное поле, атмосфера — все это препятствия на пути космических лучей.
В отличие от неуловимых нейтрино, эти гости из глубокого космоса никогда не достигают поверхности Земли: они сталкиваются с атомами воздуха и порождают целые ливни вторичных частиц. В северных регионах, где практически «своя атмосфера», этот космический бег с барьерами тоже может выглядеть в виде полярного сияния.
В общем, Антарктика, так же, как и Арктика, — природная лаборатория для изучения связей Земли и космоса. На многих антарктических станциях (например, на российских станциях Мирный, Восток, Новолазаревская) следят за состоянием ионосферы и геомагнитного поля. А крупнейший детектор космических лучей в Антарктиде расположен на австралийской станции Моусон.
Как на Марсе
У исследователей есть еще одна причина интересоваться Антарктидой. Это самый похожий на Марс уголок Земли. На красной планете холодно: даже на экваторе среднегодовая температура ниже –40 °С. Но этим не удивишь полярников со станции «Восток», где она ниже –55 °С. На метеостанции «Восток» была зафиксировала самая низкая температура воздуха на Земле за всю историю наблюдений: –89,2 °С.
На ледяном континенте испытывают не только космическую технику, но и «космических людей». Еще в 1960-е и 1970-е гг. на станции «Восток» имитировались долгие космические полеты. Девять месяцев в году «Восток» отрезан от внешнего мира. Полярникам, как и космонавтам, в любой ситуации приходится рассчитывать только на себя.
Вылазка за пределы станции напоминает выход в открытый космос: ужасающие температуры, кромешная тьма полярной ночи или сияние незаходящего солнца, обжигающее незащищенные глаза. Да еще и кислорода в воздухе мало: все-таки почти три с половиной километра над уровнем моря. И все же главное испытание — долгая изоляция в ограниченном пространстве.
Первопроходцев Антарктиды влекли те же страсти, что и покорителей космоса. Дерзость, стремление выйти за привычные границы, жажда познания. Говорят, Джордж Мэллори на вопрос, почему он хочет подняться на Эверест, ответил: «Потому что он существует». Возможно, это и есть самый честный ответ, почему человек упрямо рвется в самые негостеприимные уголки планеты и за ее пределы.
Анатолий Глянцев Источник Публикуется с сокращениями
