До применения в астрономии спектрального анализа казалось, что знание химического состава внеземного вещества останется навсегда недостижимым. После ста лет спектроскопических и орбитальных исследований теории физической и химической природы комет достигли высокого уровня детализации. Как мы уже видели, теория «грязного снежка» повлияла на исследования в области химии и физики комет. Например, она помогла удержать на плаву «фонтанную теорию» Бесселя, выдвинутую после того, как он изучил комету Галлея при ее появлении в 1835 г. и увидел, что вещество, выбрасываемое ядром в направлении Солнца, возвращается обратно, образуя некое подобие фонтана (см. выше на с. 696). Фред Уиппл неоднократно доказывал преимущества концепции «грязного снежка». С ее помощью он сумел объяснить, каким образом солнечный свет, падающий на вращающуюся комету, может снижать или увеличивать ее орбитальную скорость за счет процесса испарения вещества. Он обнаружил, что его модель позволяет объяснить, как солнечный свет может порождать метеорные потоки, выпаривая из комет твердые частицы. Кроме того, она объясняла приливные явления, в некоторых случаях способные расколоть комету. К концу 1950‐х гг. было хорошо понятно поведение света в мелкодисперсной пыли (даже в случае сверхзвуковых эффектов), что позволило двум экспертам в области аэродинамики Майклу Финсону и Роберту Пробстейну из Массачусетского технологического института усовершенствовать фонтанную модель.

В 1968 г. Людвиг Бирман (известный своими исследованиями солнечного ветра), работая примерно в том же направлении, предсказал, что солнечный свет, разрушая выброшенные из кометы молекулы воды, должен стимулировать излучение строго определенной линии при взаимодействии с водородом, который, как ожидалось, сохранял нейтральное атомарное состояние на расстояниях, соизмеримых с радиусом земной орбиты. Эта линия, так называемая линия альфа из серии Лаймана, не видна с поверхности Земли. Для ее обнаружения необходим космический аппарат. И время, когда это можно было сделать, стремительно приближалось. Как мы уже говорили в начале этой главы, первые космические аппараты для проведения астрономических наблюдений назывались Орбитальными астрономическими обсерваториями (ОАО); они оснащались телескопами, сконструированными и построенными в Висконсинском университете под руководством Артура Д. Коуда. К сожалению, высоковольтное оборудование для астронавигации «ОАО-1» создало ряд проблем, приведших к такому сильному разогреву системы, что она взорвалась. Запущенная позже в том же году «ОАО-2» оказалась очень успешной, проработала в течение более четырех лет и передала на Землю большой массив данных о планетах, кометах, звездах и галактиках – все данные относятся к ультрафиолетовой части спектра. Именно в этом диапазоне атомы и молекулы комет излучают наиболее ценную информацию. В январе 1970 г. Коуд первым зарегистрировал невероятно яркое гало из водородных атомов вокруг кометы Таго-Сато-Косака. Позже в том же году пятая Орбитальная геофизическая обсерватория (ОГО) (еще одна инициатива Соединенных Штатов) показала: водородное облако имеет диаметр, превышающий диаметр Солнца по меньшей мере в три раза, и оно стремительно расширяется. Первая станция из серии «ОГО» запущена ракетой-носителем «Атлас» в сентябре 1964 г., а пятая – отправлена более поздней версией «Атласа» в марте 1968 г. Их орбиты имели низкий перигей (минимальная высота) и высокий апогей (максимальная высота), что делало их особенно полезными для исследования Земли и ее ближайшего окружения в Солнечной системе.

Как известно, кометы обычно видны только в непосредственной близости от Солнца. Комета Когоутека 1973–1974 гг. привлекла особое внимание, так как была видна на необычайно большом расстоянии от Солнца. В силу этого, по мере того как подогревалось общественное внимание, от нее многого ожидали. Однако ожидания не сбылись, но ее спектр оказался необычным – в нем присутствовали никогда не наблюдавшиеся ранее у комет углеродные и кислородные линии, и ее окружало массивное водородное облако. И снова наилучшие возможности для наблюдений открывались из космоса, поэтому основной вклад в данном случае был сделан станцией «Скайлэб». Кроме того, один из астронавтов «Скайлэба» Э. Дж. Гибсон сделал несколько ценных рисунков кометы Когоутека.

Примерно в то же время для изучения комет использовались радиотелескопы, доказавшие свою полезность в отыскании сложных молекул. Кроме того, для наблюдений использовались радиолокаторы. В 1980 г. П. Дж. Камоун и его коллеги наконец представили доказательство того, что так ждали сторонники концепции «грязного снежка», – кометы обладают твердыми ядрами. Ядро кометы Энке измерили с помощью радиолокации, дав надежный результат от 0,4 до 4 километров – широкий интервал, однако это стало поразительным достижением, которого удалось добиться с помощью 300‐метрового радиотелескопа в Аресибо (Пуэрто-Рико). Оно было поразительным в нескольких отношениях не только потому, что антенна находилась на расстоянии 50 миллионов километров от объекта. В 1983 г. комета ИРАС-Араки-Олкока приблизилась к Земле на одну десятую долю этого расстояния. Радарных наблюдений оказалось недостаточно для получения изображения ее поверхности, однако эти наблюдения показали, что поверхность ядра неровная, кроме того, обнаружены мелкие фрагменты (максимум, несколько метров в поперечнике), движущиеся независимо от ядра. Сторонники теории «грязного снежка» всегда демонстрировали уверенность в своей правоте, но теперь для сомнений просто не оставалось места.

В указанный период помимо НАСА в «игре со спутниками» имели свое представительство и другие участники. В 1978 г. консорциум ЕКА, Совет по естественным наукам и инженерным исследованиям Великобритании и Центр космических полетов им. Р. Годдарда НАСА запустили международный спутник для исследований в ультрафиолетовых лучах (IUE). До запуска в апреле 1990 г. космического телескопа «Хаббл», «IUE» был одним из всего лишь двух телескопов, работавших на орбите. Важным открытием, совершенным с его помощью, явилось обнаружение серы в кометном ядре. В числе других открытий, ценность которых еще более убедительна, стало обнаружение массивного гало из горячего газа, окружающего нашу Галактику, и непрерывный мониторинг исключительно важной сверхновой 1987A. Еще одним орбитальным телескопом был оснащен советский пилотируемый корабль «Союз-13», запущенный в 1983 г. с командой из двух человек. Как и во всех подобных случаях, для стабилизации телескопа использовались опорные звезды.

Особенно важен для кометных исследований 1983 г., поскольку он стал свидетелем запуска спутника НАСА с приемниками инфракрасного излучения. Этот астрономический спутник для исследований в инфракрасном диапазоне (IRAS – ИРАС) предназначался для поиска астероидов или любых других источников инфракрасного (теплового) излучения. Он поразил даже изготовивших его конструкторов, сумев открыть в течение десяти месяцев своей короткой жизни по крайней мере шесть комет. И даже в этих случаях, согласно установившимся правилам игры, при составлении итоговых названий, помимо «ИРАС», использовались имена и пяти независимых первооткрывателей этих комет. Одним из примеров такого коллективного обозначения стала комета ИРАС-Араки-Олкока. Она двигалась очень быстро и подошла к Земле ближе, чем любая другая комета с 1770 г. (комета Лекселя). В дополнение к открытиям, сделанным «ИРАС», астрономы, использующие мощные телескопы для изучения межзвездных облаков или других небесных объектов, пересмотрели старые фотопластинки с характерными размытыми пятнами и тоже обнаружили кометы, но очень удаленные.

Астрономы дорожили кометой Галлея с тех пор, как подтвердилась предсказанная Галлеем ее периодичность. Очередное максимальное сближение этой кометы с Землей пришлось на 1985–1986 гг. На встречу с ней нацелились как минимум пять космических аппаратов, запущенных в Европе, Советском Союзе и Японии. После трагического взрыва 28 января 1986 г. космического челнока «Челленджер» и смерти семи членов его экипажа был отменен запуск специального аппарата к комете Галлея, запланированный НАСА на март того же года. Автоматическая межпланетная станция ЕКА «Джотто», запущенная в июле 1985 г., прошла 14 марта 1986 г. на расстоянии 600 километров от кометы и отправила на Землю фотографии кометного ядра, представляющего собой твердое тело неправильной формы с двумя пылевыми фонтанами, бьющими с поверхности. «Джотто» получил повреждение при этом сближении, но отправился дальше на встречу с другой кометой. (Название «Джотто» выбрано потому, что великий итальянский художник XIII в. Джотто ди Бондоне нарисовал комету вместо «Вифлеемской звезды» на своей фреске «Поклонение волхвов» в Падуе.) Однако первые фотографии ядер сделаны несколькими днями ранее, сначала советской межпланетной станцией «Вега-1» (6 марта), а затем – «Вега-2» (9 марта). Фотографии «Веги-2» оказались очень четкими, лучше, чем у «Джотто», но лишь при внимательном сравнении. Одно из самых неожиданных открытий, сделанных «Вегой-2», – чрезвычайно низкое альбедо (отражательная способность) ядра кометы: оно отражает меньше света, чем в случае, если бы оно состояло даже из древесного угля. Альбедо Луны выше более чем в три раза, и единственными похожими телами в Солнечной системе, известными на то время (без учета размера), были некоторые типы астероидов и спутник Марса Фобос. И «Джотто», и «Веги» сумели проанализировать химический состав кометной пыли, воспользовавшись высокой скоростью столкновения частиц (70 километров в секунду). При столкновении с металлической мишенью, изготовленной из серебра или платины, пыль полностью испарялась. Молекулы расщеплялись, после чего их атомы анализировались с помощью масс-спектрометра. (Существует много разновидностей этого прибора, но каждый из них работает по принципу разделения ионов в зависимости от отношения заряда к массе, что позволяет проанализировать как массу, так и химические свойства.) Одним из наиболее удивительных открытий, сделанных в результате такого анализа, стало преобладание легких элементов, таких как водород, углерод, азот и кислород. Казалось бы, это не должно вызывать удивления, принимая во внимание предыдущие рассуждения о наличии воды (H₂O), двуокиси углерода (CO₂) и синильной кислоты (HCN), но все полагали, что эти соединения должны были испариться до того, как достигнут станции. Единственная приемлемая альтернатива – они возникали из слаболетучих органических частиц, и это межзвездные частицы, каким-то образом оказавшиеся в кометном ядре.

Еще одно, более позднее рандеву с кометой, предусматривавшее прямой контакт, обнаружило беспрецедентные подробности, касающиеся как внешнего вида кометы, так и ее химического состава. Комету Темпеля 1 открыл 3 апреля 1867 г. Эрнст Вильгельм Леберехт Темпель из Марселя. Она была тусклой (в то время – девятой звездной величины) и в дальнейшем предоставила много проблем тем, кто занимался расчетом кометных орбит; на некоторое время ее даже потеряли наблюдатели, пользовавшиеся ее вычисленными эфемеридами. Когда параметры ее орбиты тщательно рассчитали заново, выяснилось, что вскоре она приблизится к Солнцу, и возникло решение ответить ей встречным визитом; и вот в январе 2005 г. в рамках программы НАСА «Дискавери» был запущен космический аппарат под названием «Дип Импакт» с целью поменяться ролями с кометой и самому стать снежком, фактически обстреляв комету. Перед тем как пройти в июле того же года на расстоянии 500 километров от кометы, космический аппарат выпустил зонд («импактор»), который столкнулся с кометой, взметнув поток ледяных обломков. (На ил. 243 изображен вид этого события с основного модуля, находившегося на значительном удалении.) До того как упасть, зонд передал несколько замечательных изображений 14-километровой глыбы, состоящей изо льда, пыли и камней, образующих кометное ядро. На поверхности кометы можно было различить большой круглый кратер, и это устранило все возможные сомнения насчет того, что «грязный снежок» – не выдумка. Последний снимок послан всего лишь за три секунды до удара о поверхность.

После тысячелетий восхищения кометами астрономы получают все более широкое представление об их важности. Находясь в состоянии глубокой заморозки со времен, предшествовавших формированию Солнечной системы, они являются своеобразными капсулами времени, которые позволяют нам – почти буквально – увидеть это прошлое. Сто лет назад никто и представить не мог, сколько всего нового мы сможем узнать благодаря кометам. Это исследования солнечного ветра, земной магнитосферы, межзвездной среды, физики плазмы, квазаров, черных дыр, радиозвезд; а потому, хотя и непрямым образом, они вносят свой вклад в космологию в широком смысле этого слова. Вспоминая выражение, нередко встречавшееся веком ранее, – «видимое ничто», – можно теперь определенно утверждать: они таковыми больше не являются.