Астроном Струве (Пулковская обсерватория) еще 100 лет назад заподозрил постепенное расширение кольца и приближение его внутреннего края к поверхности планеты. Сопоставив точные измерения размеров колец, сделанные на протяжении 200 лет, он нашел, что за это время внутренний край кольца приблизился к планете на 18 тыс. км. Современные наблюдения как будто бы подтверждают расширение колец, хотя цифры получаются несколько иными.
В конце прошлого столетия известный русский астроном А. А. Белопольский отметил, что распределение яркости в спектре кольца отличается от спектра самой планеты. На фотографиях в разных лучах, полученных Г. А. Тиховым в 1909 г. с помощью 30-дюймового пулковского телескопа, ясно было видно, что кольцо значительно «голубее» планеты. В 30-х годах этот вопрос детально исследовал Г. А. Шайн с помощью метрового рефлектора Симеизской обсерватории. Результаты этих исследований и ряд более поздних работ привели астрономов к убеждению, что в отдельных частях кольца, помимо твердых частиц и тел метеоритной природы, находится лед и некоторое количество газа. В последние годы присутствие льда в кольцах Сатурна было подтверждено.
Лед в свободном состоянии не может длительно существовать, на том расстоянии от Солнца, где движется Сатурн (9,5 астрономической единицы). Вплоть до 11 астрономических единиц, т. е. до расстояний в 1,7 млрд. км, солнечная фотонная и корпускулярная радиация должна испарять льды, выбрасывая газовые частицы из солнечной системы. Именно такой процесс мы наблюдаем в кометах, у которых бурно испаряющиеся замороженные газы образуют туманные головы и хвосты, являющиеся потоками заряженных частиц — атомов, молекул и электронов, отбрасываемых солнечным ветром от Солнца.
Наблюдающиеся изменения и особенности кольца Сатурна говорили о сравнительно быстрой его эволюции и о происходящем даже в наше время пополнении вещества колец. Следовательно, на самой планете и на ее спутниках происходят могучие вулканические процессы, когда вещество (обломки коры, замерзших газов и пепла) должно выбрасываться со скоростью в несколько километров в секунду. Такой вывод сделан был автором этой брошюры еще в 1952 г. Он подтверждается тем, что известно из наблюдений поверхности Сатурна. В 1876, 1891, 1895, 1933 и 1946 гг. ученые наблюдали появление ярких белых пятен на планете, существовавших в течение длительного времени. Эти явления, замеченные на громадном расстоянии, должны быть грандиозными процессами космических масштабов.
Кольцо Сатурна, по-видимому, имеет кометно-метеоритную природу. Что известно сейчас ученым о кометах и метеоритах, имеющих такое близкое отношение к планетам и, следовательно, к нашей Земле?
Кометы и метеориты
Почти каждый год наблюдается около 10 комет; общее число отмеченных появлений превышает 1800. Однако только для 860 из них были определены орбиты. Оказалось, что они относятся к 580 независимым кометам. Из них 445 имеют периоды обращения больше 1000 лет, а некоторые обладают даже гиперболическими эксцентриситетами, т. е. навсегда уходят из солнечной системы. 77 комет движутся по эллиптическим орбитам небольших размеров с периодами около 6 лет. Эти кометы принадлежат к семейству Юпитера. Остальные 57 комет обладают периодами обращения от 15 до 1000 лет. Часть из них относится к семействам Сатурна, Урана и Нептуна.
Из многочисленных теоретических и вычислительных исследований вытекает, что все кометы принадлежат к солнечной системе и постепенно выбрасываются за ее пределы, в межзвездное пространство.
Астрономы выяснили физическую природу и состав комет. Их светящиеся головы и хвосты состоят из чрезвычайно разреженных газов, главным образом углерода, циана, окиси углерода, молекулярного азота, а также из ионизованных атомов и молекул и, наконец, из пыли. Кометные газы — это продукты распада под действием солнечной фотонной и корпускулярной радиации более сложных родительских молекул.
Ядра комет состоят из замороженных газов, в составе которых должны быть метан и аммиак, включения в виде метеоритных масс и пыли. Почти 20 лет назад автором было показано, что газы в кометах должны быть в виде льдов, часто у некоторых комет, загрязненных включением мельчайшей пыли. Испарение загрязненного льда служит источником образования головы и хвоста у комет, когда в отдельных случаях довольно большое пространство солнечной системы заполняется распадающимися молекулами газа и облаками космических пылинок.
Массы комет в сравнении с массами больших планет оказались ничтожно малыми — порядка стомиллиардной доли массы Земли (т. е. 1016 г) или даже меньше. Советские астрономы обнаружили малую устойчивость комет, их быстрый распад. Это позволило оценить возраст многих периодических комет всего лишь в несколько десятков или сотен лет.