Читать книгу Эволюционизм. Том первый: История природы и общая теория эволюции - Лев Кривицкий - Страница 69

Как и любая звезда, Солнце образовалось из газопылевого облака путём его сгущения, гравитационного сжатия и разогрева вплоть до запуска термоядерных реакций и превращения протозвезды в звезду. Уже в процессе своего образования Солнце стало играть роль собирателя остаточной части облака, не вовлечённой в процесс экстремального сжатия и потому более холодной.

В конце XX – начале XXI века прогресс астрономических исследований позволил значительно уточнить и конкретизировать классическую небулярную теорию образования солнечной системы и её планет, спроецировав одновременно эту теорию на расширившийся горизонт астрофизических и астрохимических представлений.

Старая традиционная теория недостаточно учитывала роль межзвёздной пыли в образовании протопланетных систем. Поистине они оказались слеплены из космического праха! Пространство нашей Галактики, как и других галактик, загазовано и запылено остатками взорвавшихся новых и сверхновых звёзд, дрейфом и столкновениями газопылевых облаков. В результате космический вакуум при всей его идеальной по земным меркам чистоте и пустоте, наряду с виртуальными микрочастицами включает огромное количество макроскопических частиц, результатов распыления и слипания различных вещественных образований на всех стадиях эволюции Метагалактики.

Слипаясь между собой, частицы космической пыли образуют сгустки, состоящие из твёрдых каменистых субстанций, грязевых образований, замороженных в космическом холоде веществ, которые в земной атмосфере встречаются в виде газов, а в необогреваемом звёздами пространстве образуют лёд.

В начале Солнечной системы лежало обычное в звёздообразовании газопылевое облако, которое утратило равновесие и хаотичность взаимодействий молекул в результате самоструктурирования и образования сгустков наполняющего его многообразного вещества. Затем самый массивный из этих сгустков стал увеличиваться за счёт налипания газопылевых частичек подобно снежному кому. В условиях равновесия облако слегка вращалось, как и всякое связное образование в открытом космосе, долго сохраняющее даже самое слабое воздействие по касательной. По мере роста массы первоначального сгустка росло его гравитационное воздействие на прочие структурируемые части облака, и он стал превращаться в центр тяготения и центр вращения. И чем больше он рос, тем сильнее становилось сжатие и разогревание облака, и тем быстрее по мере сгущения становилось его вращение. Так возникла протосолнечная туманность.

Вначале эта туманность по форме напоминала огурец, через приблизительно сто тысяч лет выделилось плотное и широкое ядро, а ещё через сто тысяч лет образовался протосолнечный диск, по форме очень похожий на нашу Галактику, рассматриваемую сбоку. По мере разогревания ядра оно стало слабо светиться, а затем, сконцентрировав в себе огромное большинство массы протосолнечной туманности, стало светиться всё больше и превратилось в протозвезду, окружённую протопланетной туманностью.

Подобные протозвёзды, окружённые протопланетными туманностями, можно найти в самых различных галактиках в составе рассеянных звёздных скоплений. Но особенно часто они обнаруживаются астрономами в туманности Ориона, где очень интенсивно проходят процессы звёздообразования.

Разогреваясь до температуры, необходимой для возникновения ядерных реакций превращения водорода в гелий, солнечная протозвезда обрела могучий источник энергии и из неё возникло новорожденное Солнце. Его масса составляет 99,97 % массы всей солнечной системы. Внешние же части диска подверглись фрагментации, т. е. образовали отдельные сгущения, которые двигались по различным орбитам вокруг Солнца и стали зародышами различных планет. Так протопланетная туманность начала превращаться в планетную систему.

Доказательства именно такого хода событий многообразны и неоспоримы. Во-первых, орбиты планет пролегают практически в одной плоскости. Во-вторых, планеты обращаются вокруг Солнца по тому же направлению, по которому Солнце вращается вокруг своей оси. В-третьих, большинство спутников планет, обращающихся вокруг Солнца, следуют вокруг этих планет в том же направлении, в котором последние вращаются вокруг своей оси. Исключения из этого правила свидетельствуют лишь о том, что та иди иная планета «захватила» спутник своим полем тяготения из окружающего пространства и он движется по инерции, полученной от первоначального импульса своего движения.

В-четвертых, все планеты, кроме Меркурия и Плутона, движутся вокруг Солнца по эллиптическим орбитам, близким к почти идеальной сфере, что свидетельствует о единстве из происхождения из планетарной туманности. В-пятых, они находятся на очень больших расстояниях друг от друга по сравнению с их собственными объёмами и диаметрами, что показывает относительную изолированность полей тяготения одной планеты от другой. В-шестых, наблюдается чёткое и закономерное различие между планетами земной группы, находящимися в непосредственной близости к Солнцу, и планетами-гигантами, обращающимися в отдалении от него.

В то же время, несмотря на кажущуюся простоту, процесс формирования Солнечной системы был сложен и драматичен. Её пространство было заполнено разнообразным мусором в виде образований из слипшихся частиц пыли и уплотнившихся газов самой различной величины и конфигурации. Эти образования находились в постоянном хаотическом движении и очень часто сталкивались между собой. В результате таких столкновений куски космической грязи склеивались друг с другом, налипали один на другой, образовывали целостные напластования, масса и объём которых со временем нарастали. На этой основе через сто тысяч лет наступила эпоха планетозималей – маленьких планеток диаметром от нескольких километров до нескольких десятков километров. Рост массы планетозималей привёл к усилению гравитационного взаимодействия между ними, отчего столкновения ещё больше усилились и участились. Слепливание между собой столкнувшихся планетозималей привело к тому, что наиболее крупные из них через несколько десятков тысяч лет возросли до нескольких десятков тысяч метров и составили так называемые планетарные эмбрионы, т. е. зародыши ныне существующих планет. Эпоха планетарных эмбрионов характеризовалась уже крайней редкостью столкновений, поскольку крупные эмбрионы вбирали в себя всё больше материи бывшей планетарной туманности, расстояния между ними росли, а в межпланетном пространстве оставались лишь мелкие пылевые частицы. Но эти редкие столкновения приобрели огромную силу и получили название гигантских воздействий.

При гигантских воздействиях оба планетарных эмбриона могли рассыпаться, но могли и слиться воедино. Мощные столкновения приводили к выбросу тепловой энергии, которая расплавляла поверхности обоих эмбрионов и способствовала проникновению более плотных частей в их недра, а менее плотных – на поверхность образовавшейся протопланеты. Так начинался процесс дифференциации протопланетных образований, в ходе которого сформировались планеты земного типа. Для них характерно плотное ядро, окружённое каменистой мантией. Затем в дело планетообразования вступили химические взаимодействия и геологические процессы, которые придали планетам земного типа их нынешнюю структуру.

Бомбардировка планет «мусором», оставшимся от периода формирования Солнечной системы, продолжается миллиарды лет, оставляя на их телах глубокие выбоины, получившие название кратеров воздействия. На поверхности Земли насчитывается около 130 кратеров воздействия ударно-взрывного происхождения. Так, Аризонский кратер имеет диаметр 1,2 км и глубину 174 м. Он образовался при падении 50 тыс. лет назад астероида массой 500 тыс. тонн, взрыв которого был эквивалентен взрыву 250 мегатонных водородных бомб.

Резкие различия в энергии, поступающей от Солнца, привели к столь же резким различиям между планетами так называемой внутренней группы, которую составляют планеты земного типа, и внешней группы, куда входят планеты-гиганты. Планеты земного типа обладают относительно небольшими размерами, высокой плотностью, преобладанием в химическом составе тяжёлых элементов, компактными атмосферами, длительными периодами вращения вокруг своих осей и малым количеством спутников. Планеты-гиганты характеризуются относительно низкой плотностью, имеют множество спутников, быстро вращаются вокруг своей оси, состоят главным образом из лёгких химических элементов. «Земноподобные» планеты практически поровну распределены в солнечной системе с планетами-гигантами: к первым относятся Меркурий, Венера, Земля и Марс, ко вторым – Юпитер, Сатурн, Уран и Нептун. Плутон, который из девяти планет, обращающихся вокруг Солнца, отстоит от последнего наиболее далеко, к гигантам никак не может быть отнесен, это, напротив, самая малая планета Солнечной системы, хотя и находящаяся на краю внешней группы: его диаметр составляет менее 1/5 диаметра Земли, а масса – 70 % земной массы. Некоторые исследователи не без основания относят Плутон к земной группе.

Ещё в 1772 г. астрономы И. Тициус и И. Боде, изучая расстояние до Солнца обращающихся вокруг него планет, сравнили эти расстояния и вывели правило, получившее название правила Тициуса-Боде, согласно которому расстояния между орбитами планет по мере удаления от Солнца удваиваются. И хотя реальные планеты движутся по орбитам, которые весьма грубо и приблизительно соответствуют этому правилу, уже само по себе наличие тенденции, приведшей к выдвижению этого правила, характеризует определённую закономерность формирования и эволюции Солнечной системы. Эта система представляет собой определённый порядок, генерируемый центральным ядром в виде небольшой жёлтой звезды, в поле тяготения которой выстраиваются орбиты планет, находящиеся на пропорционально возрастающем отдалении друг от друга. Солнце раскручивает сферу вокруг себя, движение же планет и их спутников отражает их собственную историю, наполненную столкновениями, захватами гравитационных полей, их взаимодействием и т. д.

Вместе с тем Солнечная система представляет собой «выстроенную» Солнцем группу небесных тел, весьма различных и по размерам, и по химическому составу, и по физическому строению. Эта группа включает само Солнце, девять обращающихся вокруг него планет, десятки их спутников, тысячи малых планет-астероидов, сотни комет и миллионы метеоритов.

Солнечная система является сложной системой, каждый элемент которой обладает относительной самостоятельностью по отношению к «управленческим» воздействиям со стороны центрального светила. Размеры и масса Солнца в огромное количество раз превышает размеры и массу других элементов Солнечной системы, что и позволяет Солнцу определять основы порядка в своей системе. Масса Солнца в 750 раз превышает массу всех обращающихся вокруг него планет, вместе взятых, и в 330 тысяч раз превышает массу Земли. Диаметр Солнца в 109 раз больше диаметра Земли, и внутри окружности Солнца поместилось бы 1 300 000 окружностей Земли.

Размеры Солнечной системы определяются по расстоянию от Солнца до орбиты самой отдалённой планеты – Плутона. Это расстояние составляет около 5,5 световых часа. Однако в 2003 г. астрономами Пиломарской обсерватории США была открыта небольшая планета, обращающаяся вокруг Солнца на расстоянии, втрое превышающем радиус орбиты Плутона. Эта планета, получившая название Седны в честь эскимосской богини моря, имеет диаметр всего 1700 км и обращается вокруг Солнца по орбите, находящейся в 80 раз дальше от Солнца, чем орбита Земли. Из-за этой отдалённости в 13 млрд. км средняя температура на поверхности Седны составляет –240 °C. В настоящее время достоверность этого открытия всё ещё проверяется рабочей группой Международного астрономического союза. Если она подтвердится, размеры Солнечной системы будут установлены втрое дальше орбиты Плутона.

Между орбитами Марса и Юпитера, как бы отделяя резкой границей планеты земной группы от планет-гигантов, лежит пояс астероидов – малых планет, представляющих собой остатки процессов формирования Солнечной системы. В настоящее время науке известны около 10 тысяч астероидов, причём ежегодно продолжают открываться и получать экзотические названия всё новые астероиды этого пояса. Астероиды очень разнообразны и по своим размерам, и по форме и строению. Самые крупные из них – Церера и Веста – обладают настолько большой массой, что собственная гравитация придала им почти правильную шарообразную форму, как и подобает настоящим планетам. Астероид Ида имеет даже свой спутник, именуемый Дактиль. Однако более мелкие астероиды, как правило, имеют овальную, картофелеподобную, а ещё чаще – неправильную форму, хранящую в себе следы предшествующих столкновений. Осколки этих столкновений также обращаются вокруг Солнца в поясе астероидов. Такие столкновения в этом поясе продолжаются постоянно. Время от времени астероиды и их осколки в виде метеоритов под действием столкновений выбрасываются из пояса астероидов и бомбардируют планеты Солнечной системы. Некоторые их них врезаются и в Землю, создавая угрозу стабильности биосферной эволюции.

За пределами пояса астероидов по оценкам специалистов перемещается в хаотическом режиме около 170 тысяч так называемых потенциально опасных астероидов и их метеорных осколков. В марте 1998 года многие газеты мира обошло сенсационное сообщение о том, что открытый в этом же году небольшой астероид может в 2028 г. врезаться в Землю. Это послужило основой известных американских фильмов-катастроф «Армагеддон» и «Столкновение с бездной», а также подогрело апокалиптические настроения некоторых религиозных сообществ. Однако вскоре дополнительные наблюдения и расчёты учёных показали, что этот астероид промчится довольно далеко от Земли.

Другой пояс астероидов располагается за орбитой Нептуна и получил название пояса Койпера в честь американского астронома Джерарда Койпера, который ещё в 1951 г. обосновал предположение о его существовании. Лишь в 1992 г. был открыт первый объект этого пояса диаметром около 280 км. В настоящее время по оценкам специалистов в поясе Койпера насчитывается от 35 до 70 тысяч объектов диаметром около 100 км и огромное множество более мелких тел. С 1992 г. в этом поясе было открыто около 200 астероидов. Самые крупные из них – Квавар, Иксион, Варуна, Хаос и Седна. Есть основания считать, что Плутон по своему происхождению также является самой крупной из планет пояса Койпера, а спутник Нептуна Тритон, обладающий размерами больше Плутона, также появился из пояса Койпера и был захвачен полем тяготения Нептуна.

А ещё дальше, на самой окраине Солнечной системы, находится облако Оорта. Оно названо в честь голландского астронома Яна Оорта, который в 1951 г. выдвинул предположение, что Солнечная система окружена гигантским облаком комет и протоплазменных тел, находящихся на расстоянии от Солнца в 20000 раз более далёком, чем орбита Земли. В настоящее время существование облака Оорта подтверждено астрономическими наблюдениями. Оно представляет собой колоссальную свалку космического мусора, оставшегося от эпохи образования Солнечной системы. По некоторым оценкам специалистов, облако включает около триллиона протопланетных и кометных тел, а также всяческих осколков, камней и кусков льда.

Сложность Солнечной системы контрастирует с простотой установившегося в ней порядка, поскольку все девять основных планет, как уже говорилось, обращаются вокруг Солнца в одном направлении и почти в одной плоскости, именуемой плоскостью эклиптики. При этом ряд планет имеют собственные спутники: Земля и Плутон – по одному, Марс и Нептун – по два, Уран – 5, Сатурн – 32 и Юпитер – 39.

Планеты представляют собой, по существу, несостоявшиеся звёзды, поскольку они обладают недостаточной массой для дальнейшего сжатия и запуска в их недрах термоядерных реакций. Совсем немного недостало массы до начала процесса звёздообразования такой планете-гиганту, как Юпитер. Он и представляет собой Солнечную систему в миниатюре, газовый гигант, имеющий 39 спутников – значительно больше, чем у Солнца. Но если бы Юпитер стал звездой, наличие двойной звёздной системы вызвало бы такие изменения, что земная жизнь вряд ли оказалась бы возможной. Жар столь близкой звезды мог бы испарить океаны, истощить водные ресурсы и превратить Землю в бесплодную пустыню, какой являются, по существу, все планеты Солнечной системы, кроме Земли.

«Космическая инженерия» Солнечной системы отнюдь не приспособлена к нашему существованию. Мы – её побочный продукт. Но мы – единственная в этой системе активная сила, которая может изменить ход эволюции и сделать эту пустыню пригодной для жизни.