Этот ненадежный приют для заблудших космических глыб находится очень далеко, поэтому облако Оорта недоступно для непосредственного наблюдения. По оценкам, расстояние от него до Солнца составляет 22 000–100 000 а.е. (более 1 светового года), а количество объектов в нем, как полагают, исчисляется триллионами.
Балансируя между Солнцем и остальной Галактикой подобно акробату на тонком канате, каменистые тела в облаке Оорта теряют равновесие даже от малейшего гравитационного толчка от проходящей мимо звезды. В этом случае они устремляются во внутреннюю область Солнечной системы, где оказываются во власти солнечной гравитации, становясь долгопериодическими кометами.
Еще один, не столь давний, как комета Галлея, гость в окрестностях Солнца — комета Лавджоя. Впервые она была обнаружена австралийским астрономом-любителем Терри Лавджоем в 2014 г. В начале 2015 г. комета стала доступна для наблюдения невооруженным глазом и в конце января того же года максимально сблизилась с Солнцем. В отличие от кометы Галлея, комета Лавджоя движется по невероятно длинной петле в пределах Солнечной системы с периодом, который изначально составлял 11 000 лет. При прохождении кометы по той части Солнечной системы, где располагаются планеты, траектория ее орбиты изменилась под влиянием гравитационного притяжения, что привело к сокращению периода обращения до 8000 лет (но это все равно немыслимо много). Для сравнения: период обращения Плутона составляет всего лишь 248 лет.
Поскольку при движении по орбите объект описывает петлю, он должен возвращаться в точку отправления. Это означает, что кометы, движущиеся по орбитам с периодами обращения более 200 лет, должны начинать свой путь дальше пояса Койпера. При этом вытянутая эллиптическая форма их орбит указывает на то, что эта отправная точка находится намного дальше Плутона. Именно этот факт, наряду с разнообразием углов наклона этих долгопериодических комет, и привел Яна Хендрика Оорта к предположению о существовании вокруг Солнечной системы оболочки из удаленных объектов.
Так случилось, что Койпера и Оорта объединяло не только общее происхождение (оба астронома были голландцами): и у того, и у другого были предшественники, высказывавшие идеи, аналогичные предположениям о существовании пояса Койпера и облака Оорта. Оорт выступил со своей гипотезой о происхождении долгопериодических комет в 1950 г., но еще в 1932 г. об этом говорил эстонский астроном Эрнст Эпик. Предположение Эпика о том, что источником долгопериодических комет является облако далеко за орбитой Плутона, было опубликовано в журнале Proceedings of the American Academy of Arts and Sciences, который, как отметил в статье о работах Эпика его коллега Фред Уиппл, был «журналом, редко попадавшим в поле зрения астрономов». Не способствовало популярности статьи Эпика и ее неприметное название: «К вопросу о звездных возмущениях околопараболических орбит». Достаточно сравнить его с броским названием статьи Оорта 1950 года: «Структура кометного облака, окружающего Солнечную систему». Скорее всего, Оорт действительно не был знаком с этой более ранней публикацией, поскольку в своей статье он поблагодарил Уиппла за то, что тот привлек его внимание к работе Эпика: «Я в долгу перед доктором Уипплом, за то что он обратил мое внимание на интересную статью Эпика, в которой также рассматривается воздействие звезд на облако метеоритов или комет. Эта статья, с которой я имел возможность ознакомиться только после того, как были написаны первые три части настоящей работы, посвящена влиянию проходящих звезд на сильно вытянутые орбиты».
Этот небрежный стиль кардинально отличается от принятого в современных научных журналах: сегодня Оорту, несомненно, пришлось бы провести подробное сравнение своей теории с моделью Эпика независимо от количества законченных разделов!
Несмотря на редкость упоминания Эпика в качестве автора идеи наряду с Оортом, в знак признания заслуг обоих исследователей облако Оорта иногда называют облаком Оорта — Эпика.
Комета Галлея остается аномалией для обоих источников комет. У нее слишком короткий период, чтобы она могла добраться до облака Оорта, а ее угол наклона слишком велик для кометы из пояса Койпера. К тому же, хотя период кометы Галлея практически не изменился как минимум с 260 г. до н.э., когда-то он, вероятно, был намного длиннее, но сократился в результате взаимодействий с планетами. Ситуация, когда комета из облака Оорта имеет период, сравнимый с периодами комет из пояса Койпера, является необычной, но не уникальной. К настоящему времени обнаружено чуть менее 100 комет того же типа, что и комета Галлея, тогда как общая численность известных комет превышает 5000.
Резервуары комет — главные кандидаты на роль источников воды на Земле. Формируясь в окрестностях газовых гигантов, кометы обильно покрыты льдом. Во время процессов рассеивания, благодаря которым они оказались там, где находятся сейчас, через Солнечную систему проследовало немало этих небесных тел, и некоторые из них ударялись о сухую поверхность Земли. Но действительно ли они принесли воду в наши океаны?
Ответ заключен в самих кометах. Если миллиарды лет назад именно они стали источником воды, тогда вода, заключенная в их ледяной оболочке, должна походить на воду, которая существует на Земле.
Как это ни странно, не вся вода одинакова. Чаще всего вода отличается по такому параметру, как отношение количества водорода к количеству его более тяжелого собрата дейтерия. И водород, и дейтерий представляют собой простые атомы с одним электроном. Отличаются они только строением центрального ядра: в атоме водорода содержится только один протон, а в атоме дейтерия есть и протон, и нейтрон. Молекула воды состоит из атома кислорода, который может быть связан либо с двумя атомами водорода, либо с одним атомом водорода и одним атомом дейтерия, либо с двумя атомами дейтерия. В последнем случае ее называют тяжелой водой (или полутяжелой, если в молекуле один атом водорода и один атом дейтерия), чтобы указать на вес дополнительного нейтрона. На Земле тяжелая вода встречается в естественной среде, но только в небольших количествах. На один атом дейтерия на нашей планете приходятся приблизительно 6700 атомов водорода. Если то же соотношение наблюдается в кометах, они вполне могут быть источников воды в наших морях.
Самый лучший способ узнать состав воды в кометах — поймать одну из них. Осуществить это удалось в ходе одной из самых амбициозных космических миссий десятилетия — миссии «Розетта».
Космический аппарат «Розетта» был запущен
