The dust bunnies that built our planet - Lorin Swint Matthews

Переводчик: Антон Замараев Редактор: Ростислав Голод

Consider the spot where you’re sitting.

Задумайтесь о месте, где вы сейчас сидите.

Travel backwards in time

Отмотайте ленту времени назад

and it might’ve been submerged at the bottom of a shallow sea,

и, возможно, вы очутитесь на дне мелководного моря,

или где-то очень глубоко под толщей земных пород,

buried under miles of rock,

or floating through a molten, infernal landscape.

или же будете дрейфовать в потоках лавы в местности, похожей на преисподнюю.

But go back far enough—

Но давайте отправимся подальше во времени —

about 4.6 billion years,

примерно на 4,6 миллиарда лет назад,

and you’d be in the middle of an enormous cloud of dust and gas

и вы окажетесь внутри огромного облака пыли и газа,

orbiting a newborn star.

вращающегося вокруг новорождённой звезды.

This is the setting for some of the biggest, smallest mysteries of physics:

Это сцена одной из величайших тайн физики —

the mysteries of cosmic dust bunnies.

загадки крошечных комочков космический пыли.

Seemingly empty regions of space between stars

Кажущееся пустым межзвёздное пространство

actually contain clouds of gas and dust,

на самом деле содержит облака газа и пыли,

usually blown there by supernovas.

созданные, как правило, сверхновой звездой.

When a dense cloud reaches a certain threshold called the Jeans mass,

Когда плотное облако достигает определённого порога,

известного как масса Джинса, оно саморазрушается.

it collapses in on itself.

The shrinking cloud rotates faster and faster, and heats up,

Сжимающееся облако вращается всё быстрее и быстрее,

eventually becoming hot enough to burn hydrogen in its core.

нагреваясь в итоге настолько, что сжигает водород в своём ядре.

At this point a star is born.

В этот момент рождается звезда.

As fusion begins in the new star,

По мере синтеза новая звезда

it sends out jets of gas that blow off the top and bottom of the cloud,

выбрасывает струи газа, сдувающие края облака,

leaving behind an orbiting ring of gas and dust called a protoplanetary disk.

формируя вращающееся кольцо газа и пыли, называемое протопланетным диском.

This is a surprisingly windy place;

В нём царят сильные ветры.

eddies of gas carry particles apart, and send them smashing into each other.

Вихри газа разгоняют частицы по сторонам и сталкивают их друг с другом.

The dust consists of tiny metal fragments, bits of rock, and, further out, ices.

Пыль состоит из крошечных кусочков металлов, твёрдых пород и льда.

We’ve observed thousands of these disks in the sky,

Мы наблюдали в космосе тысячи подобных дисков

at various stages of development

на разных стадиях формирования,

as dust clumps together into larger and larger masses.

когда пыль сцепляется, образуя всё более внушительные структуры.

Dust grains 100 times smaller than the width of a human hair stick to each other

Частицы пыли размером в 100 раз меньше толщины человеческого волоса сцепляются

through what’s called the van der Waals force.

под воздействием так называемой силы Ван-дер-Ваальса.

That’s where a cloud of electrons shifts to one side of a molecule,

Здесь облако электронов сдвигается на одну сторону молекулы,

creating a negative charge on one end, and a positive charge on the other.

создавая отрицательный заряд на одном её конце и положительный — на другом.

Opposites attract, but van der Waals can only hold tiny things together.

Частицы с разным зарядом притягиваются, но сила Ван Дер-Ваальса способна

удерживать вместе только крохотные кусочки вещества.

And there’s a problem: once dust clusters grow to a certain size,

Проблема с комками пыли состоит в том, что при достижении определённого размера

the windy atmosphere of a disk should constantly break them up

ветреная атмосфера диска постоянно стремится

разрушить эти образования при их столкновении между собой.

as they crash into each other.

The question of how they continue to grow is the first mystery of dust bunnies.

В том, как они продолжают расти, и есть первая загадка комков космической пыли.

One theory looks to electrostatic charge to answer this.

В одной теории этот феномен объясняется через электростатический заряд.

Energetic gamma rays, x-rays, and UV photons

Энергия гамма-излучения, рентгеновского излучения и ультрафиолетовых фотонов

knock electrons off of gas atoms within the disk,

выбивают электроны из атомов газа внутри диска,

creating positive ions and negative electrons.

создавая положительные ионы и отрицательные электроны.

Electrons run into and stick to dust,

Электроны врезаются и притягиваются к пыли,

making it negatively charged.

передавая ей отрицательный заряд.

Now, when the wind pushes clusters together,

По мере того, как ветер сбивает пыль вместе,

like repels like and slows them down as they collide.

комки с одинаковым зарядом отталкиваются и замедляются при ударах.

With gentle collisions they won’t fragment,

При слабых столкновениях комки не будут распадаться,

but if the repulsion is too strong, they’ll never grow.

но при сильном отталкивании их рост будет невозможен.

One theory suggests that high energy particles

Одна из теорий гласит, что частицы, обладающие высокой энергией,

can knock more electrons off of some dust clumps,

могут высвободить больше электронов из некоторых скоплений пыли,

leaving them positively charged.

оставив их положительно заряженными.

Opposites again attract, and clusters grow rapidly.

Комки с противоположным зарядом притягиваются, и скопления быстро растут.

But before long we reach another set of mysteries.

Но тут возникает вторая загадка.

We know from evidence found in meteorites

Из исследований состава метеоритов известно,

that these fluffy dust bunnies eventually get heated, melted

что эти скопления пыли в конечном итоге нагреваются, плавятся

and then cooled into solid pellets called chondrules.

и, охлаждаясь, превращаются в твёрдые образования, называемые хондрами.

And we have no idea how or why that happens.

До сих пор неизвестно, как или почему это происходит.

Furthermore, once those pellets do form, how do they stick together?

Более того, как эти гранулы образуются и как они сцепляются?

The electrostatic forces from before are too weak,

Электростатические силы, о которых мы говорили выше, слишком слабы,

and small rocks can’t be held together by gravity either.

да и гравитация не может удержать вместе микрочастицы пород.

Gravity increases proportionally to the mass of the objects involved.

Гравитация увеличивается пропорционально росту массы тел.

That’s why you could effortlessly escape an asteroid the size of a small mountain

Поэтому можно легко избежать столкновения с астероидом размером с небольшую гору,

using just the force generated by your legs.

используя лишь силу ваших ног.

So if not gravity, then what?

Но если не гравитация, тогда что? Возможно, это пыль.

Perhaps it’s dust.

A fluffy dust rim collected around the outside of the pellets

Может быть, ободок пыли вокруг гранул

could act like Velcro.

действует как липучка.

There’s evidence for this in meteors,

Подтверждения тому обнаружены в метеоритах,

where we find many chondrules surrounded by a thin rim of very fine material–

где найдено множество хондр с тонким и очень хрупким ободком,

possibly condensed dust.

возможно, состоящих из сверхплотной пыли.

Eventually the chondrule pellets get cemented together inside larger rocks,

В конце концов гранулы хондр сцепляются в более крупные образования

which at about 1 kilometer across

размером порядка километра в поперечнике,

are finally large enough to hold themselves together through gravity.

становясь наконец достаточно большими, чтобы удерживаться вместе гравитацией.

They continue to collide and grow into larger and larger bodies,

Они продолжают сталкиваться и расти, превращаясь в более крупные небесная тела,

including the planets we know today.

включая известные на сегодняшний день планеты.

Ultimately, the seeds of everything familiar–

Если вдуматься, зачатки всего того, что мы знаем о планете Земля:

the size of our planet, its position within the solar system,

её размер, положение в Солнечной системе,

and its elemental composition–

и даже элементный состав,

were determined by an uncountably large series of random collisions.

определялись в ходе огромнейшего числа случайных столкновений.

Change the dust cloud just a bit,

Вполне возможно, что, будь облако пыли немного другим по составу

and perhaps the conditions wouldn’t have been right

и будь условия не столь благоприятными,

for the formation of life on our planet.

жизнь на Земле так бы и не возникла.