Камни с неба

Наша Солнечная система состоит не только из Солнца и всем известных планет со спутниками. По ее просторам движутся множество малых тел: от пылинок размером в доли миллиметра до карликовых планет диаметром в тысячи километров. Все они невидимки, почти постоянно скрытые мраком космоса. Лишь яркие кометы да иногда близкие астероиды видны невооруженным глазом. Космическая мелочь проявляет себя только в последние секунды своей жизни, когда она влетает в земную атмосферу на огромной скорости, разогревается и сгорает. Гибель мелких пылинок выглядят как метеоры («падающие звезды»). Более крупные булыжники ярко светятся, оставляют за собой дымный след и падают на землю в виде метеоритов, если не сгорают перед этим полностью. Всё это проявления одного феномена: встречи нашей планеты с космической материей.

Метеоры.

 

Одна из таких встреч произошла днем 13 сентября 1768 года около северофранцузского городка Люсе (Lucé). Местные крестьяне услышали сильный раскат грома, за которым последовал громкий свист. Напуганные люди посмотрели вверх и заметили падающий камень. Его нашли около дороги наполовину зарывшимся в землю. Камень был черным и слишком горячим, чтобы взять его в руки. Позже часть находки купил аббат Чарльз Бачели (Charles Bacheley, 1716–1795), который прислал это в Королевскую Академия наук в Париже [1].

В 1769 году назначенный Академией комитет из трех человек изучил камень из Люсе и еще один, найденный в другом месте при сходных обстоятельствах. Ученые сделали вывод, что это обычные местные камни, а темная оплавленная кора на них образовалась, вероятно, вследствие удара молнии.

Вопреки распространенному мнению, французская Академия никогда не делала официального заявления о невозможности падения камней с неба [2]. Выводы Комитета относились не ко всем небесным камням, а к конкретным изученным экземплярам. Если бы академиков спросили о наличии в космосе камней, они, скорее всего, отделались бы общими словами: не доказано, мало данных. Булыжники между планетами? Очень сомнительно, но не исключено…

Наличие в космосе значительного количества малых небесных тел противоречило физике Ньютона (в частности, могло повлиять на орбиты планет, чего не наблюдалось) [3]. Но в небольшом количестве космическая материя на орбиты заметно не подействовала бы. Подобные идеи научным данным не противоречили и высказывались учеными ранее [4, 5], но они не пользовались популярностью. В XVIII веке астрономы не наблюдали в межпланетном пространстве ничего, кроме редких комет. Зачем придумывать то, чего никто не видит?! При отсутствии доказательств обратного большинство ученых считали межпланетное пространство чистым. И все же никакого научного запрета на небесные камни не существовало, теоретически они там могли быть.

Разумеется, не открытая еще космическая материя себя вовсю демонстрировала и в те далекие времена. Однако для всех ее проявлений уже существовали другие объяснения. Метеоры и болиды считались чисто атмосферными феноменами, не случайно слова «метеор» и «метеорология» исторически происходят от общего «воздушного» корня. Полной ясности не было, но наиболее вероятными причинами считались вспышки горючих газов в атмосфере или явления, подобные полярным сияниям. Находки «камней с неба» никак не связывали с метеорами. Среди научных объяснений преобладали деятельность вулканов и ураганов, удары молний в обычные камни и т.п. Это нормальная практика: ученые всегда пытаются использовать уже известное, пока (если) новые надежные данные не начнут противоречить такому «тривиальному» объяснению.

Сообщений о падениях с неба камней в те времена было довольно много, однако народный энтузиазм парадоксальным образом тормозил их исследования. Феномен носил название «камни грома» (фр. pierres de tonnerre, англ. thunderstones, в русском языке употребляется также название «громовые стрелы») и связывался именно с этим природным явлением. Странные предметы, найденные в местах ударов молний, люди считали лечебными и даже магическими амулетами [6]. Падение метеоритов обычно сопровождается грохотом, похожим на раскаты грома, так что они тоже были разновидностью этого феномена. Однако преобладали там не метеориты, а оказавшиеся поблизости от мест ударов молний и показавшиеся кому-то странными предметы: окаменевшие моллюски, каменные орудия древних людей, оплавленная молнией порода и просто камни. Среди всех этих «громовых стрел» редкие находки метеоритов просто терялись.

Также по теме

В статье приведены записи об обнаружении метеоритов и других необычных камней в стволах деревьев. Авторы анализируют, как эти находки, воспринимаемые в народе в качестве «громовых стрел», влияли на формирование локальных мифов, ритуалов и верований. Показано, что в ряде случаев за небесные стрелы принимали упавшие метеориты, что могло приводить к почитанию их и образованию на месте падения святых мест.

Рассказы о падении камней с неба обычно исходили от малообразованных людей и могли быть весьма неточными. Почему такое не происходило в больших городах? Наряду с «несерьезными» находками всё это казалось ужасно подозрительным. Ученые того времени боролись с народным суеверием: как с якобы магическими свойствами камней, так и с верой в то, что они падают на землю вместе с молниями.

Вот в таких условиях французские академики провели исследования камней, по сообщениям очевидцев, упавших с неба. Краткие сведения об их работе были представлены в 1772-м [7], полный текст доклада – в 1777 году [8]. Доклад начинается с критики народных суеверий, словно ученые извинялись за столь «несерьезную» тему:

«Нет камней со столь же обширной историей, как «камни грома», если собрать все, что о них написано» И далее: «Если существование грозовых камней было сомнительным, когда физики почти не знали о природе грома, то современные физики тем более считают это маловероятным».

Однако французские академики не ограничились простой констатацией принадлежности предмета изучения к «камням грома». Далее на первой странице приводятся обстоятельства происшествия около Люсе, включая наблюдение полета камня. А следующие 4 страницы доклада содержат описание проделанных экспериментов и их результатов. После нескольких попыток ученым удалось выделить из образцов железо (36% по весу) и серу (8,5%). Материал камня содержал множество железных зерен, а при нагревании из него выделялась сера. Из этого был сделан вывод, что опаливший его жар был сильным, но кратковременным, и воздействовал лишь на поверхность, – иначе вся сера испарилась бы, а зерна расплавились. Академики устроили даже небольшой взрыв пороха на поверхности камня, получив (вероятно, впервые в истории) очень похожую «кору плавления». В итоге камень был классифицирован как пиритный (т.е. насыщенный железом) песчаник. Для объяснения его оплавленности, получившейся в результате кратковременного нагрева, из всех известных причин молния подходила лучше всего. А похожесть второго присланного образца ученые объяснили склонностью молний бить в насыщенные железом материалы.

Также по теме

Недавно по лентам новостных агентств прошло сообщение о том, что ученые из Турции и США представили «первые доказательства гибели человека от падения метеорита» и то, что «до сих пор не было известно о гибели хоть одного человека от падения небесного тела». Мы перевели цитируемую в интернете статью указанных ученых, снабдив ее небольшим послесловием.

В состав комитета входил знаменитый химик Лавуазье (Antoine-Laurent de Lavoisier, 1743–1794). Это было очень качественное исследование, едва ли кто-то из ученых того времени мог сделать анализ лучше. От коллег по Академии и из-за рубежа возражений не последовало. С выводами о причинах (удар молнии в лежащий камень) согласились бы большинство физиков того времени. Ненадежность рассказов о «громовых стрелах» была хорошо известна, поэтому сообщению о полете камня можно было не придавать большого значения. Заключение комитета соответствует основным исходным данным, научным методам и представлениям своего времени. Для предположений о космической природе изученных образцов у академиков просто не было серьезных оснований. Никакой глупости или догматизма!

Французские ученые прекрасно справились с весьма распространенной разновидностью научной работы: тщательной, на основе надежных данных, но со скромными целями (выяснить природу конкретных камней). А через четверть века после нее появилось исследование другого рода, которое сейчас назвали бы «поисковым». Это попытка найти нечто новое там, где надежных данных не хватает. Приходится пользоваться сомнительными сведениями, а также привлекать полезную информацию из соседних областей знания. Это весьма рискованное занятие, где многое зависит от ученого. Если автор красивой гипотезы начнет подгонять под нее данные (произвольно отбрасывая противоречащие и преувеличивая значение подходящих), он рискует потерять связь с реальностью. Тогда настоящая причина будет найдена (а красивая гипотеза опровергнута) другими учеными, и «поисковую» публикацию ждет забвение. Однако при соблюдении научных методов (и правильности самой идеи, разумеется) публикация позже будет подтверждена надежными данными и принесет ее автору известность. Именно так произошло с работой одного немецкого ученого.

В 1794 году Эрнест Хладни (Chladni, Ernst Florens Friedrich, 1756–1827) издал книгу «О происхождении найденной Палласом и других подобных ей железных масс и о некоторых связанных с этим явлениях природы» [9]. В ней он анализирует сведения о 21 ярком болиде (с 1676 по 1783 г.), отметив их необъяснимые земными причинами большие скорости движения. Хладни приводит 18 сообщений о падении «камней с неба» или «из воздуха», обосновывая их связь с болидами. Правда, в 13 из 18 случаев сами болиды не наблюдались, но в пользу общего происхождения образцов говорило большое содержание железа и тонкая металлическая кора. Для объектов больших масс (вроде Палласова железа) конкурирующая гипотеза (удар молнии в железную руду) была маловероятной вследствие недостаточной энергии разряда. Поэтому Хладни посчитал такие находки (особенно удаленные от вулканов) еще одним аргументом в пользу своей концепции.

Получившее большую известность в Европе в 1780-х годах т.н. «Палласово железо», исследованное российским академиком Петром Палласом [10–11], не случайно попала в заголовок книги. Труднообъяснимая земными причинами глыба весом около 700 кг, обнаруженная в Сибири в 1749 году, была доставлена в Санкт-Петербург, а ее образцы разосланы ведущим ученым. «Самородное железо», найденное вдали от вулканов и рудников, вызвала в Европе много споров. Позже, уже в XIX веке, находка Палласа стала родоначальницей целого класса железно-каменных метеоритов («палласитов»).

Изображение «палласова железа» в книге П. Палласа [12]. Фигура человека слева не имеет отношения к находке и выполнена в другом масштабе [13].

 

Объединив наиболее надежную информацию из разных областей, Хладни сумел лучше предшественников обосновать космическую гипотезу. Три научные загадки, ранее казавшиеся не связанными (быстрых болидов, падающих камней и находок железных масс), получили единое объяснение. Железные и каменные объекты могли падать на Землю из космоса. Однако с доказательствами оставались большие проблемы. Естественная (и полезная в научной среде) критика велась с трёх основных направлений:

1. Выводы Хладни базировались на свидетельствах малообразованных людей, которые могли быть весьма неточными. Почему камни не падали с неба в больших городах?
2. Для всех рассмотренных Хладни феноменов уже были предложены другие объяснения.
3. Наличие в космосе малых небесных тел было не доказано.

Идея о космической природе «камней с неба» к концу XVIII века уже назрела, Хладни не был первым. Сам он писал, что о возможном космическом происхождении метеоритов он слышал от немецкого физика Георга Лихтенберга (Georg C. Lichtenberg, 1742–1799) [14]. Но ученые понимали, что надежных данных для обоснования этой гипотезы не хватает.

Вероятно, понимал это и Хладни. Будучи профессиональным физиком (правда, в другой области), он постарался выжать из имеющихся данных максимум возможного. Но все же в момент публикации книги (1794 год) ответов на критику не было ни у него, ни у других сторонников гипотезы. Однако любая правильная (соответствующая реальности) идея проявляет себя множеством способов. Рано или поздно наука на них наткнется, превратив в доказательства. Как мы теперь знаем, каменные и железные массы в космосе действительно имеются. Поэтому позже у космической гипотезы происхождения метеоритов убедительные аргументы появились – как на тех путях, что наметил Хладни, так и на других. Ныне Эрнест Хладни по праву считается родоначальником метеоритики (науки, изучающей метеориты и космическую пыль, попадающую на Землю).

Эрнест Хладни.

 

С ростом плотности населения и развитием средств коммуникации сообщений о метеоритах становилось больше. Но, разумеется, обычные рассказы о «громовых стрелах» мало что значили. Они доказывали падение камней с неба не больше, чем былички о домовых и леших – реальное существование этих сказочных существ. Для изменения научных представлений нужны были более весомые причины. Детальные сообщения из надежных источников, инструментальные измерения, новые научные методы и т.п. И во второй половине века всего этого тоже стало больше.

Йозеф Стэплинг, ученый из Праги, опросил очевидцев каменного дождя, выпавшего в 1753 году в Богемии возле села Стрков недалеко от города Табор «непосредственно после этого случая», собрал и описал найденные камни [15]. В 1790 году на юго-западе Франции профессор физики Николя Боден (Nicolas Baudin) лично наблюдал взрыв в воздухе яркого болида, увесистые обломки которого упали на соседние селения [16]. 16 июня 1794 года дождь из камней наконец-то увидели в большом городе. Сообщения хорошо образованных людей об этом удивительном событии в пригороде крупного итальянского города Сиены вместе с образцами метеоритов разошлись по всей Европе [17].

26 апреля 1803 года жители маленького нормандского городка Л’Эгль (L'Aigle) наблюдали множество камней, падающих с неба (около 3000, собрали 37 кг). Два месяца спустя место происшествия, расположенное в 140 километрах от Парижа, обследовал молодой ученый Жан-Батист Био (Jean Baptiste Biot, 1774–1862) [18]. В целом картина очень напоминала Сиену 1794 года и не содержала для науки принципиально новых деталей. Однако рассказы ученого были написаны хорошим литературным языком, они многократно печатались в газетах того времени и переводились. Это сыграло заметную роль в признании метеоритов широкими слоями общества.

Метеоритный дождь в ночном небе, 1783 год.

 

Таким образом, в конце XVIII века у ученых уже были надежные свидетельства о падении камней откуда-то сверху. Были и сами камни, но их природа оставалась неясной. Среди объяснений по-прежнему преобладали не космические, а более приземленные: затвердевание в верхних слоях атмосферы сгустков поднятой с земли пыли, перенос камней на большие расстояния ураганами или в результате вулканических извержений. Некоторые ученые связывали и сам Сиенский феномен с извержением Везувия, случившимся на 18 часов раньше [19].

Значительную роль в понимании метеоритов в этот период сыграли оценки высоты полета и скоростей крупных болидов, наблюдавшихся из нескольких точек. Абсолютные значения получались настолько большими, что это заставляло ученых осторожно допускать космическую природу объектов [20–21].

В 1798 году 2 студента под руководством уже упомянутого выше немецкого физика Георга Лихтенберга провели одновременные наблюдения метеоров («падающих звезд») из двух мест, отстоящих на 15 километров. Обработка результатов показала, что объекты появлялись на высотах от 26 до 170 км. и двигались со скоростями 29–44 км/с [22]. Это отодвигало феномен за границу плотных слоев земной атмосферы и было сильным аргументом в пользу внеземного происхождения.

Также по теме

В 1938 году, когда всемирное внимание к нацистскому режиму Гитлера вызывала его отвратительная деятельность в Европе, члены печально известных формирований СС совершили экспедицию в далекую страну. Возглавляемая выдающимся зоологом Эрнстом Шефером, исследовательская группа под эгидой Аненербе (Общества по изучению наследия предков) отправилась в Тибет, который в те годы признавался некоторыми людьми местом происхождения арийской расы.

В 1802 году британский химик Эдвард Ховард (Edward C. Howard, 1774–1816) обнаружил характерную черту метеоритов: значительное содержание никеля [23], открытого в 1751 году в ходе рутинных научных исследований. Вскоре 2 других известных химика во Франции и Германии получили такие же результаты [24, 25]. Теперь у ученых был объективный метод выделения космических камней из массы других похожих. Ни удары молний, ни вознесение в верхние слои атмосферы не обогащали камни никелем – «приземленные» гипотезы уже не объясняли феномен [26].

В те же годы (1801–1802) были открыты первые астероиды (малые планеты) [27], что противоречило представлениям о пустом межпланетном пространстве. У камней в космосе теперь появилось астрономическое обоснование.

Между публикацией книги Хладни и градом камней в Сиене прошло всего 2 месяца, остальные события тоже по историческим меркам произошли очень быстро. Падения небесных камней в городах подтвердили реальность феномена, характерное содержание никеля отсекло целый ряд «приземленных» гипотез. Удары молний уже не объясняли метеориты, их космическое происхождение становилось все более вероятным. Большинство ученых признали реальность падения камней с неба всего за десятилетие (с 1794 по 1803 год), споры об их месте в Солнечной системе продолжались еще около полувека [28].

Ни один из трех членов того самого комитета не дожил до всеобщего признания метеоритов, однако стыдиться им было бы нечего. Они выполнили очень хорошее исследование, сделав из имеющихся данных наиболее вероятный вывод. Последующее развитие метеоритики происходило не на пустом месте, а благодаря новым исследованиям и новым данным.

В настоящей науке сила доказательств ценится выше академических регалий. Ученые не нуждаются в высшем авторитете для признания их открытий правильными. Никто не давал команду «признать метеориты». Всё произошло как бы само собой, через открытое столкновение доказательств и критики. Когда аргументы «за» космическое происхождение метеоритов стали убедительными для большинства ученых, «мнение науки» тоже изменилось. Так «небесные камни» превратились из непонятной экзотики в достоверный источник данных об эволюции Солнечной системы. А вся эта история с метеоритами демонстрирует нам, как работает наука.

Источники

1. Marvin U. B. Meteorites in history: an overview from the Renaissance to the 20th century // Geological Society of London. 2006. Vol. 256 (1). P. 26.

2. Burke J. G. Cosmic debris: meteorites in history. Los Angeles: University of California Press, 1986. P. 34.

3. Marvin U. B. Meteorites in history… P. 35.

4. Czegka W. Wilhelm Schickard (1592–1635), Isaac Harbrecht (1592–1633), and their meteor observation in 1623: Europe's first 'Exact' empirical meteor height determination // Meteoritics and Planetary Science. 1999. Vol. 34. A29–A30.

5. Halley E. An Account of Several Extraordinary Meteors or Lights in the Sky // Philosophical Transactions. 1714. Vol. 29. Pp. 159–164.

6. Громовые стрелы (артефакт). URL: https://ru.wikipedia.org/wiki/Громовые стрелы (артефакт). Дата доступа: 17.11.24.

7. Histoire de l'Académie royale des sciences, avec les mémoires de mathématique et de physique. Avec les mémoires de mathématique & de physique pour la même année. Tirés des registres de cette Académie. A Paris: de l'Imprimerie royale, 1772. Pp. 20–21.

8. Fougeroux A. D., Cadet L. C., & Lavoisier A . Rapport fait ti l'Academie Royale des Science, d'une observation communiquee par M. l'Abbe Bachelay, sur une pierre qu'on pretend etre tombee du Ciel pendant un orage (read in 1772) // Jour de Phys. 1777. Vol. 2. Pp. 251–255.

9. Chladni E. Üeber den Ursprung der von Pallas gefundenen und anderer ihr ähnlicher Eisenmassen, und über einige damit in Verbindung stehende Naturerscheinungen. Riga, Hartknoch, 1794. 64 s.

10. Паллас П.С. Путешествие по разным провинциям Российского государства. Т. 3. Ч. 1. Санкт-Петербург: Императорская академия наук, 1788. С. 566–575.

11. Pallas P.S. Account of the Iron Ore Lately Found in Siberia // Philosophical Transactions of the Royal Society of London. 1776. Vol. 66. Pp. 523–529.

12. Паллас П.С. Путешествие по разным провинциям Российского государства… Табл. III (фрагмент).

13. Еремеева А.И. Рождение научной метеоритики. История Палласова Железа. М.: Наука, 1982. С. 59–64.

14. Chladni E.F.F. Uber Feuer-Meteore und diemit denseIben herabgefallenen Massen. Wien, 1819. P. 4.

15. Stepling J. De pluvia lapidea anni MDCCLIII (1753) ad Strkow et ejus causis meditatio. Pragae, 1754. 33 p.

16. Baudin N. Extrait d'un memoire sur un meteore igne qui a paru dans la Gascogne, le samedi 24. juillet 1790. La Decade (1796). 8. Annee 4. No. 67. Pp. 385–396.

17. Chinellato M. Rocks from the Sky: Siena 1794 // Meteorite. 2000. Vol. 6. Pp. 30–31.

18. Biot J.-B. Relation d'un voyage fait dans le departement de l'Orne pour constater la realite d'un meteore observe a l'Aigle le 6 floreal an 11. Baudouin, Imprimeur de l'Institut National de France. Thermidor. An XI. Paris, 1803. 47 p.

19. Hamilton W. An account of the late eruption of Mount Vesuvius // Philosophical Transactions of the Royal Society. 1795. Vol. 85. Pp. 73–116.

20. Pringle J. Some Remarks upon the Several Accounts of the Fiery Meteor (Which Appeared on Sunday the 26th of November, 1758), and upon Other Such Bodies // Philosophical Transactions of the Royal Society of London. 1759 Vol. 51. Pp. 259–274.

21. Rittenhouse D. Account of a meteor // Trans. of the Amer. Philos. Soc. 1786. Vol. 2. Pp. 175–176.

22. Czegka W. Lichtenberg, Benzenberg, Brandes and their meteor height determination in 1798–1800: an empirical approach to solve the meteorite enigma. Meteoritics and Planetary Science. 2000. Vol. 55. A45–A46.

23. Howard E., Lloyd W., de Bournon C. Experiments and Observations on Certain Stony and Metalline Substances, Which at Different Times are Said to Have Fallen on the Earth; Also on Various Kinds of Native Iron // Philosophical Transactions of the Royal Society of London. 1802. Vol. 92. Pp. 168–212.

24. Vauquelin L.-N. Memoire stir les pierres dites tombees du ciel // Journal des Mines. 1802. Vol. 13. Pp. 308–322.

25. Klaproth M.H. Bestandtheile mehrerer meteorischer Stein-und Metallmassen. Annalen der Physik. 1803. Vol. 13. Pp. 337–342

26. Bournon J.L. Comte de, 1802. «Lettre a la M. Delametherie, en response a la critique de M. Patrin a l'egard des pierres tombees de l'atmosphere // Journal de Physique, de Chimie, d'Histoire Naturelle et des Arts. Vol. 56. Pp. 294–304.

27. Peebles C. Asteroids: A History. Smithsonian Institution Scholarly Press, 2001. 280 p.

28. Burke J. G. Cosmic debris: Meteorites in history. University of California Press, 1986. Pp. 37–38.

Об авторе: Сергей Ефимов, кандидат физико-математических наук, ученый секретарь Комиссии по АЯ при АН Казахстана в 1990–2004 годах.

© Ефимов С.Н., 2024