|
|
 |  |  |
 |
Происхождение и развитие солнечной системы
До сих пор все предложенные гипотезы терпели неудачу или оказывались несостоятельными при проверке их соответствия физической теории. Современный подход к обсуждаемой проблеме менее непосредствен, чем старый метод, который опирался на всеобъемлющие гипотезы. Новый метод, возможно, медлительнее, но он гораздо надежнее. Путем непосредственного исследования фактов мы можем, постепенно сужая диапазон возможных значений, выявить физические условия, при которых развивались планеты. В конце концов процесс происхождения планет должен стать понятным.
В настоящей главе мы сначала сопоставим некоторые из наиболее важных наблюдений, относящихся к проблеме, затем кратко рассмотрим прежние гипотезы и их наиболее явные недостатки и, наконец, сделаем первые шаги по пути современного подхода к разрешению проблемы.
Интересно отметить, что современной науке возраст Земли известен, хотя ее происхождение продолжает оставаться трудной задачей. Самые древние породы земной коры затвердели примерно 3 млрд. лет назад, а вещество Земли было собрано воедино более 4,6 млрд. лет назад. Радиоактивные вещества, находящиеся внутри горных пород, оставляя при распаде мельчайшие следы свинца, гелия и атомов других веществ, дают меру времени, прошедшего с момента остывания Земли. Исследования метеоритов показывают, что ни один из этих пришельцев из космического пространства не находился в твердом состоянии значительно большее время, чем вычисленный возраст Земли. Так как метеориты представляют собой части солнечной системы, то из соответствия их возраста возрасту Земли можно сделать вывод, что солнечная система и Земля являются современниками. Поэтому проблема происхождения Земли является одновременно и проблемой происхождения всей солнечной системы. Почти 5 млрд. лет назад случилось какое-то событие, которое привело к образованию планет, и возник тот порядок и те закономерности, которые мы наблюдаем и сегодня.
Прежде всего не может не броситься в глаза исключительная упорядоченность в движениях планет.Члены солнечной системы движутся в одном и том же направлении почти в одной плоскости. Не только планеты и тысячи астероидов движутся, обращаясь вокруг Солнца, в одной плоскости, но в той же плоскости движется большинство спутников вокруг планет. Более того, Солнце и все планеты, за исключением одной, следуют тому же правилу в своем осевом вращении. Даже кольца Сатурна участвуют в этом общем движении. Немногочисленными исключениями, о которых мы уже говорили, являются система Урана, Тритон Нептуна и некоторые внешние спутники Юпитера и Сатурна кроме того, к исключениям относится заметная доля комет.
Общее движение столь многих тел наводит на мысль о каком-то первичном вращательном действии — как будто солнечная система была когда-то приведена во вращение неким космическим пальцем. В действительности во внешних областях солнечной системы движение столь быстрое, что все старые эволюционные гипотезы терпели поражение в одном отношении: они не могли объяснить, почему момент количества движения больших планет так велик. Момент количества движения планеты, движущейся по круговой орбите на определенном расстоянии от Солнца (которое практически находится в центре тяжести солнечной системы), равен произведению массы планеты на ее расстояние от Солнца и на скорость. Так как скорость уменьшается пропорционально всего лишь корню квадратному из расстояния, то чем больше расстояние данной массы от Солнца, тем больше ее момент количества движения. Для планеты, движущейся по эллиптической орбите, закон площадей Кеплера выражает постоянство момента количества движения в течение всего периода обращения. Когда планета ближе к Солнцу, она движется быстрее, чем тогда, когда она дальше от Солнца. Никакая сила, направленная к Солнцу или от него, не может изменить момента количества движения планеты. Только внешний толчок или торможение при движении по орбите могут увеличить или уменьшить существующее количество движения.
Юпитер с его огромной массой несет примерно 0,6 всего момента количества движения солнечной системы. Четыре гигантские планеты обеспечивают около 98% момента количества движения, а земные планеты 0,2%. Солнце же, масса которого в тысячу раз больше массы Юпитера, вращается так медленно, что его момент количества движения составляет всего 2% от общей величины. Если бы все планеты можно было положить на Солнце и вместе с тем передать ему их моменты количества движения, то увеличенное за счет планет Солнце имело бы период вращения не месяц, а 12 часов.
Гипотеза происхождения солнечной системы должна прежде всего объяснить существование Солнца, планет, спутников, астероидов и комет. Затем она должна объяснить, каким образом эти тела стали двигаться уже упомянутым выше замечательным образом, а также должна теоретически обосновать существование системы с наблюдаемым моментом количества движения. Были предложены гипотезы двух типов. В гипотезах первого типа солнечная система образовалась путем конденсации из гигантского облака газа и пыли. В гипотезах второго типа планеты образовались из газов, отделенных от Солнца или при столкновении с проходившей мимо звездой, или в процессе их извержения. Ни одна из разновидностей гипотез обоих типов не была признана удовлетворительной, но они сделали немалый вклад в астрономию, стимулируя дальнейшие научные изыскания.
Гипотеза, которую дольше других признавали достоверной, если не считать библейской версии, была предложена в конце 18 в. великим французским математиком Пьером Симоном Лапласом (1749—1827) и носит название небулярной до некоторой степени она была аналогична идее знаменитого философа Иммануила Канта (1724— 1804)."Согласно небулярной гипотезе вращающаяся и поэтому сплющенная туманность, состоящая из разреженной материи, медленно охлаждалась и сжималась.Предполагалось, что в плоскости вращения туманности от нее должны были отделяться одно за другим кольца, из которых и сконденсировались планеты нашей современной солнечной системы. Из самой большой оставшейся под конец части материи после сжатия образовалось Солнце. Между современными орбитами Марса и Юпитера кольцу сгуститься не удалось и вместо одной планеты здесь образовалось множество астероидов.
Небулярная гипотеза является несостоятельной по ряду соображений и, в частности, потому, что скорость вращения, достаточная для отделения небулярных колец на существующих расстояниях планет, породила бы ядра с моментом количества движения, во много раз большим, чем момент колец. Солнце согласно этой гипотезе должно было бы иметь момент количества движения больший, чем у планет, а не одну пятидесятую этой величины. Кроме того, Джемс Максвелл (1831—1879) показал, что жидкие кольца не могли сгуститься в большие планеты, а превратились бы в кольца планетоидов, такие, как кольцо Сатурна или пояс астероидов. Попытка избежать трудностей, связанных с моментом количества движения, сделана в теориях столкновения или встречи. Если бы какая-то другая звезда столкнулась с Солнцем или прошла очень близко от него, вещество, выброшенное с его поверхности, могло бы сконденсироваться в планеты. Было выдвинуто несколько вариантов теории столкновения. В планетезимальной теории, предложенной в самом начале нашего столетия Чеймберлином (1843—1928) и Мультоном (1872—1952) (Чикагский университет), предполагалось, что проходившая мимо звезда вызвала на Солнце гигантские приливы. Значительное количество материи, в несколько раз превышающее современные массы планет, было при этом выброшено с поверхности Солнца и закручено вокруг него по спирали под действием проходившей мимо звезды. Большая часть вещества была потеряна или упала обратно на Солнце, но часть осталась движущейся по очень вытянутым эллиптическим орбитам. Затем газы сконденсировались в небольшие образования — планетезимали, а с течением времени большие планетезимали притянули к себе меньшие; в итоге этого процесса образовались планеты. Быстрое движение проходившей мимо звезды обеспечило надлежащим моментом количества движения орбитальное движение планет, их вращение и движение систем спутников. В течение 20 млн. лет после встречи Солнца со звездой формирование планет, по существу, должно было закончиться.
Джемс Джине (1877—1946) и Гаролд Джефрис предложили другой вариант встречи такого рода. Согласно их приливной теории проходившая мимо Солнца звезда вырвала из него длинную приливную струю. Внутренняя часть струи упала обратно на Солнце, а внешняя часть рассеялась в пространстве. Центральная часть сгустилась в бусо образную вереницу конденсаций — зародышей планет.
Позднее Джефрис отклонил приливную гипотезу как несостоятельную и предложил взамен гипотезу столкновения, согласно которой звезда, проходя мимо Солнца, действительно задела его. Последующие явления — образование струи и формирование планет происходят в основном в той же последовательности, как в первоначальной приливной гипотезе. Рассел (1877—1957) высказал предположение, что сравнимая по размерам с Солнцем звезда при столкновении с ним разбилась, и из ее осколков образовались планеты. Против всех этих гипотез встречи был выдвинут ряд серьезных возражений. В частности, математический анализ этих гипотез показал, что наблюдаемое распределение момента количества движения все же не получило объяснения.
Очевидно, мы еще не обладаем достаточным научным багажом для того, чтобы дать полное и всеобъемлющее описание процесса возникновения Солнца и планет. Если предположить, что Солнце развивалось, окруженное большим диском, то надо указать, каким образом момент количества движения был передан от Солнца диску или тем материалам, которые были утрачены солнечной системой. В 1945 г. Вайцзеккер попытался объяснить этот перенос момента от Солнца к диску турбулентными вихрями . Однако этот процесс должен прекратиться, когда скорость вращения Солнца на экваторе становится близкой к орбитальной скорости, которая более чем в 10 раз превышает современную скорость вращения Солнца. Кроме того, идея Вайцзеккера о том, что планеты могут образоваться между двумя гигантскими вихрями в виде шарикоподшипников, совершенно невероятна, не говоря уж о том, что материи,
выброшенной из Солнца, не удалось бы унести достаточный момент количества движения для образования планет, независимо от того, быстро или медленно вращалось Солнце.
Среди звезд, подобных Солнцу, мы не находим ни одной, которая обладала бы быстрым вращением; мы не можем также предложить какое-либо иное разумное объяснение для образования звезд, типичным представителем которых является Солнце, кроме предположения об их образовании в результате объединения больших масс газа и пыли; в больших облаках неизбежно должно быть много быстро движущихся элементов, и, следовательно, они должны обладать большим моментом количества движения. В 1948 г. автор попытался обойти эту проблему, связывая свойства солнечной системы, которая является единственной наблюдавшейся системой, с редким с точки зрения теории вероятности процессом, в ходе которого сжавшемуся облаку пыли (и газа) удалось не захватить с собой большого момента количества движения.Процесс сжатия в гипотезе о пылевом облаке с точки зрения теории также является редким; предполагается, что на пыль межзвездного пространства действует световое давление звезд, в результате чего образуется сгусток вещества. Это предположение, по-видимому, неприменимо для объяснения происхождения солнечной системы вследствие малой вероятности самого процесса; кроме того, образующиеся подобным образом звезды должны в основном очень быстро вращаться. Однако в гипотезе пылевого облака все же заложена одна мысль, на которую раньше не обращали особого внимания, а именно, что предварительная концентрация вещества в планеты могла произойти раньше концентрации основной массы вещества в Солнце. Аналогичное предположение высказал Мак-Кри, указав, что огромное облако диффузного вещества, из которого образовалась солнечная система, первоначально состояло из множества отдельных газово-пылевых комочков, беспорядочно двигавшихся со скоростями меньше 1,5 км/сек. Далее Мак-Кри постулирует, что комочки, которые случайно оказались движущимися к одной и той же точке пространства, соединялись с минимальным полезным моментом количества движения; в результате образовалась сконденсированная масса газа, из которой в ходе эволюции возникли Солнце и планеты. И из этой гипотезы следует, что звезды в большинстве должны вращаться очень быстро — почти на пределе устойчивости, но сам процесс, по-видимому, чрезвычайно маловероятен.
В действительности, как мы видим из наблюдений, массивные горячие молодые звезды всегда вращаются очень быстро, а звезды более старые, более холодные и меньших размеров, подобные Солнцу, вращаются медленно Эти факты требуют прежде всего существования таких процессов, при которых сжимающаяся звезда теряет свой момент количества движения. Для объяснения торможения звезд был предложен всего один механизм, действующий в масштабе Вселенной. В основе его лежат магнитогидродинамические явления; магнитогидродинамика рассматривает влияние электрических токов и магнитных полей на физические законы для горячего проводящего газа; это влияние становится существенным, когда энергия электромагнитных сил сравнима по величине с энергией движения газовых частиц. В этом физическом состоянии магнитные силовые линии, поддерживаемые электрическими токами в ионизованном газе, придают газу своеобразную жесткость или прочность, что позволяет ему препятствовать искажению в поперечном по отношению к магнитным силовым линиям направлении под влиянием таких сил, как тяготение, газовое давление и дифференциальное вращение. Только магнитогидродинамические силы в горячей газовой плазме дадут когда-либо возможность удержать те огромные количества энергии, которая выделяется в ходе ядерного синтеза при искусственном преобразовании водорода в гелий. Первым начал систематически применять законы магнитогидродинамики к астрономическим проблемам Альвен (Швеция).
На Солнце существуют сильные магнитные поля, в особенности в области пятен. Радиоизлучение Солнца и, в частности, характерные для солнечных вспышек большие выбросы, а также связанные со вспышками космические лучи, доказывают, что на Солнце мы имеем дело с горячей плазмой, в которой первостепенную роль играют «вмороженные» силовые линии магнитных полей. Такова же природа тех бурных нерегулярных изменений, демонстрируемых молодыми звездами, которые в результате своего развития станут звездами типа Солнца. В конце 40-х годов стало ясно, что только с привлечением магнитогидродинамики можно найти подходящий процесс, в результате которого быстро вращающаяся молодая звезда теряет свой момент количества движения и остается медленно вращающаяся звезда, подобная Солнцу.
Чрезвычайно важен на сегодняшний день и нерешенный вопрос о двух возможностях. Передало ли Солнце свой момент количества движения газовому диску, уже существовавшему в области планет, приведя тем самым к рассеянию в бесконечных просторах Вселенной большей части таких легких газов, как водород и гелий и возможно, увеличив момент количества движения материалов, сгустившихся впоследствии в планете. Или же вынесенные из Солнца масса и момент количества движения оказались закрученными вокруг него, а затем это вещество частично сконденсировалось и образовалась знакомая нам планетная система? В 1960 г. Хойл использовал вариант последней гипотезы в своей теории эволюции планет, согласно которой первичный диск Солнца имел размеры, примерно соответствующие современной орбите Меркурия. По этой гипотезе быстро вращающееся Солнце связано магнитогидродина-мическими силовыми линиями, аналогичными до некоторой степени длинным эластичным нитям, с ионизованной материей, входящей в состав планетарного диска (рис. 157). Так как наружная часть диска вращается медленнее Солнца, нити вынуждены все сильнее и сильнее закручиваться и натягиваться, увеличивая тем самым момент количества движения диска и замедляя вращение Солнца.
Обратимся теперь к химии и физике планет. Основы современной трактовки этих проблем были заложены Расселом, далее они разрабатывались Брауном и другими исследователями и, наконец, были доведены Юри до уровня достоверности. Прежде всего мы замечаем, что планеты и астероиды, движущиеся в пределах орбиты Юпитера, сложены из твердых пород, содержащих значительное количество железа и лишь в виде небольших примесей легкие газы — водород и гелий, а также более тяжелые инертные газы — неон, аргон, криптон и ксенон, которые обычно не вступают в соединения. С другой стороны, Солнце и звезды, которые находятся достаточно близко от нас, чтобы подвергнуться спектральному анализу, состоят почти целиком из водорода и гелия. Возможно, лишь 1% по массе составляют взятые вместе углерод, азот и кислород, в то время как прочие тяжелые элементы составляют, быть может, 0,5%, за исключением неона, которого, вероятно, больше, чем всех остальных элементов тяжелее гелия. Но тогда, если Земля и остальные планеты имеют одинаковый с Солнцем химический состав, что случилось с легкими и инертными газами? Взглянув на Юпитер и другие планеты-гиганты, мы видим, что там водорода и гелия действительно много. Некоторые спутники также кажутся состоящими из молекул легких веществ, возможно, таких, как вода, аммиак и метан. Однако даже в составе Юпитера и Сатурна, по-видимому, относительное количество более тяжелых элементов гораздо больше, чем в составе Солнца, тогда как Уран и Нептун, как полагают, могли бы состоять из одних соединений, т. е. иметь в своем составе относительно небольшое количество водорода и гелия. Мы слишком мало знаем о Плутоне, и поэтому его состав не обсуждаем.
Наиболее очевидным здесь является тот факт, что движущиеся близ Солнца планеты и астероиды состоят из веществ, находящихся при умеренно высоких температурах в твердом состоянии, тогда как движущиеся на больших расстояниях от Солнца планеты-гиганты состоят в основном из веществ, которые закипают при более низких температурах. Естественно и разумно предположить, что главным фактором, определившим состав планет, была температура, по-видимому, регулируемая расстоянием от Солнца. Благодаря более высоким значениям температуры близ Солнца, более тяжелые «земные» материалы могли отвердеть, не удержав или не собрав вокруг себя большей части того газа, который первоначально должен был там присутствовать.
Койпер в своей протопланетной теории полагает, что первоначально масса каждой будущей планеты соответствовала очень большому телу, будучи распределенной по большому объему солнечной системы, и имела в своем составе характерную для солнечной системы смесь легких и тяжелых элементов. Применив принципы гравитационной устойчивости, установленные в 1850 г. Рошем (1820—1883), Койпер заставил планеты образоваться на относительных расстояниях, описываемых законом Боде. В первичном диске концентрация вещества была наибольшей в районе Юпитера и Сатурна; с увеличением или уменьшением расстояния от Солнца по отношению к этому району количество вещества падало. По теории Койпера масса прото-Земли была когда-то в несколько сотен раз больше массы современной Земли. Трудность, с которой столкнулась теория Койпера и которая практически не дает возможности принять или отвергнуть эту теорию, состоит в проблеме удаления подавляющей доли водорода и гелия из гигантских протопланет для того, чтобы они могли превратиться в планеты, в частности, в планеты земной группы.
С другой стороны, более узкий — химический — подход к проблеме происхождения планет, как это сделал Юри, привел к широко распространенному представлению, а именно к тому, что Земля и астероидально-метеоритные планеты, судя по их современному химическому составу, образовались при сравнительно низких температурах — ниже 1200° С путем сращивания частиц твердых веществ, из которых они теперь и состоят. Таким образом, в радиусе современной орбиты Юпитера при образовании солнечной системы температуры должны были быть достаточно высокими для того чтобы вода, аммиак и метан остались в газообразном состоянии, но достаточно низкими, для того, чтобы вещества, из которых состоит Земля, могли сконденсироваться в небольшие твердые частицы. Затем из скоплений этих планетезималей образовались земные планеты, а также некоторое количество малых планет, в результате столкновений которых возникли существующие ныне астероиды и падающие на Землю метеориты. Таким образом, Юри подвел определенную химическую основу под планетезимальную гипотезу, которая, по существу, была главной частью более ранней гипотезы Чеймберлина и Мультона.
На таких расстояниях от Солнца, где движется Юпитер и за пределами его орбиты, вода, по-видимому, замерзла, а на достаточно больших расстояниях могли замерзнуть даже аммиак и метан. В то время как внутренние планеты образовались после того как эти газы, а также водород и гелий, были утрачены этой частью солнечной системы, Юпитер и Сатурн накопили значительное количество водорода и гелия вместе с водой, аммиаком и метаном. Уран и Нептун могут состоять, главным образом, из воды, аммиака и метана. По-видимому, из этих веществ, смерзшихся в твердые частицы, вместе с имевшимися там земными материалами образовались кометы. Возможно, кометы представляют собой планетезимали внешней области планетной системы, так как Уран и Нептун (и Плутон?) имеют химический состав, во многом сходный с предполагаемым для крупных составных частей комет.
Таким образом, мы располагаем грубым, но довольно надежным, хотя и без деталей, наброском процесса, в ходе которого находившиеся в окрестностях Солнца земные материалы конденсировались и объединялись во все большие и большие элементы, пока, наконец, они не стали планетами земной группы. Эта картина сходна с той, которая была независимо разработана в СССР О. Ю. Шмидтом (1891—1956) и получила всеобщее признание. Газы, в том числе инертные газы, а также водород, углерод, азот и кислород, которы должны были присутствовать в протопланетном облаке в начальной стадии, в ходе конденсации или объединения частиц каким-то образом устранились, так что их оказалось немного и в больших массах вещества, когда процесс объединения достиг своей кульминации, приведя к созданию ныне существующих земных планет и астероидов. На средних расстояниях Юпитера, Сатурна и более далеких потери газа были менее значительны, но все же коснулись большей части первичного материала, состав которого, как мы , считаем, должен был быть примерно таким же, каков химический состав Солнца и типичный состав других звезд.
В настоящее время эта гипотеза о планетезимальном происхождении Земли получила совершенно неожиданное, хотя и частичное, подтверждение. Легкие элементы—литий, бериллий и бор на Солнце практически отсутствуют, и не следует надеяться на их присутствие на небольших глубинах под поверхностью Солнца, где температура составляет несколько миллионов градусов вследствие распада ядер этих элементов. Хотя на Земле и в составе метеоритов эти элементы являются сравнительно редкими, количество их гораздо больше, чем на Солнце. Кроме того, необычно их относительное количество на Земле и в метеоритах. Фаулер, Гринстейн и Хойл объясняют необычное распределение лития, бериллия и бора на основе предположения, согласно которому затвердевающие планетезимали облучались высокоэнергичной корпускулярной радиацией, подобно той, которая в настоящее время наблюдается при солнечных вспышках.
Действительно, Файерман, анализируя возвратившиеся на Землю остатки искусственных спутников, установил, что в составе частиц, выброшенных солнечными вспышками, имеется тритий — радиоактивный водород, атомный вес которого не 1, а 3, и который появляется в результате взаимодействия частиц высоких энергий. Фаулер, Гринстейн и Хойл предложили теорию, которая несколько отличается от наложенной выше гипотезы тем, что, по их мнению, чтобы могло образоваться наблюдаемое количество химических элементов, в протопланетном облаке должно было присутствовать значительное количество льда в виде небольших планетезималей диаметром в несколько метров. Если бы можно было исключить необходимость в таком большом количестве льда, эта теория прекрасно согласовывалась бы с современной планетезимальной гипотезой формирования Земли. Если же лед все-таки остается необходимой частью этой теории, то надо объяснить, каким образом были стерты те очень глубокие океаны, которые Земля должна была бы приобрести на ранних стадиях своего развития.
Во всяком случае, мы допускаем, что Земля, формировавшаяся из планетезималей при температурах ниже 1200° С, на более ранних стадиях развития могла быть еще более холодной. Затем существуют веские доказательства того, что вся первичная свободная атмосфера и вода были Землей потеряны Исключительная редкость на сегод- няшний день тяжелых благородных газов в нашей атмосфере и, как показали вычисления, появление воды как следствия вулканической деятельности указывают на то, что первичная атмосфера и большая часть воды (а может быть, и вся вода) были утрачены Землей под влиянием какого-то механизма. Может быть, в какой-то момент Земля оказалась в грандиозной огненной ванне, которая, как полагают, могла охватить достаточно обширные участки или оказаться достаточно продолжительной, для того чтобы выпарить первичные океаны и атмосферу?
Через некоторое время после того как Земля в основном сформировалась, ее недра (возможно, за счет радиоактивного распада) настолько разогрелись, что плотные железоникелевые материалы получили возможность осесть ближе к центру планеты, и из них образовалось ядро, а из силикатных пород развилась до своего современного состояния верхняя мантия. При этом почти все радиоактивные элементы в результате химического расслоения Земли оказались перенесенными в мантию; то же самое явление мы наблюдаем в метеоритах — железные метеориты почти не содержат в своем составе таких радиоактивных элементов, как уран или торий. Затем мы замечаем, что у Марса, судя по его средней плотности, железное ядро относительно меньше, чем у Земли, в то время как у Венеры это отличие не столь заметно. А в составе Меркурия должно быть гораздо больше тяжелых элементов, чем в составе любой другой планеты земной группы. Означает ли это последовательное изменение средних химических составов планет, что в первичном облаке концентрация железа близ Солнца была сильнее, чем концентрация более легких элементов группы кремния? Или это «огненная ванна» сумела снять с поверхности Меркурия более толстый слой силикатов, чем с более далеких от Солнца планет? Мысль о том, что Солнце на какое-то короткое время расширилось, окутав своей огнедышащей оболочкой внутренние планеты, все еще остается чистейшей гипотезой, но событием такого рода можно было бы объяснить те дополнительные факты, относящиеся к планетам типа Земли, о которых мы упомянули. Однако серьезной проблемой остается объяснение низкой плотности Луны (гл. 9).
Поскольку теория Фаулера, Гринстейна и Хойла и наблюдения звезд типа Т Тельца позволяют нам утверждать, что в эпоху формирования планетезималей активность вспышек на Солнце была чрезвычайно сильной, вряд ли стоит сомневаться в том, что Солнце потеряло свой момент количества движения и замедлило скорость своего вращения вместе с потерей тех летучих газов,которые оказались изъятыми из нелетучих материалов во внутренней части солнечной системы и в значительной мере утраченными в ее внешней части.
Основной проблемой остаются вопросы об источнике возникновения вещества и способе формирования из него диска, вращающегося вокруг Солнца. Получили ли планеты момент ко- в отдельные тела? Было ли их вещество субстанцией, выброшенной Солнцем, или сконденсировавшимся вокруг Солнца облаком? Во всяком случае сейчас нам совершенно ясно, что непосредственно из большого облака газа Земля сконденсироваться не могла.
Подробности процесса формирования спутников в солнечной системе продолжают оставаться в числе весьма неясных вопросов. По теории Койпера, которая в применении к планетам типа Земли теперь во многих отношениях представляется несостоятельной, спутники образовывались в большом числе вблизи своих гигантских протопланет примерно таким же способом, каким планеты формировались вокруг Солнца. Когда протопланеты растеряли часть своей массы, многие спутники ускользнули от них, некоторые из ушедших от Юпитера образовали группу троянских астероидов; троянцы движутся по существу по той же орбите, что и Юпитер, но отстоят от него в обе стороны примерно на расстоянии 60°. С другой стороны, если большие планеты сформировались в результате накопления и объединения планетезималей, то спутники могли быть захвачены, когда планеты уже выросли. Этим можно было бы объяснить тот факт, что одни спутники Юпитера, по-видимому, имеют низкую плотность, а другие более высокую.
Весьма сложна проблема происхождения нашей Луны из-за ее относительно низкой плотности. Можно надеяться, что непосредственные исследования Луны в самом ближайшем будущем помогут нам разрешить эту проблему. Автор относится положительно к предположению, согласно которому Луна также образовалась путем собирания и сращивания тех планетезималей, которые когда-то подобно кольцу Сатурна окружали Землю. Возможно, низкая плотность Луны говорит лишь о том, что Луна никогда не была достаточно нагретой для образования в ее недрах железного ядра.
Вопрос о числе планет вокруг других звезд остается пока не ясным. Современные данные в сильнейшей степени благоприятствуют представлению о том, что почти все звезды образуются, в сущности, одинаково и что Солнце является типичной звездой. Лишь в одном отношении Солнце нетипично: оно является единственной звездой, имеющей планетную систему. Звезды в своем большинстве, по-видимому, двойные. Почти наверное большая часть двойных звезд не может удержать поблизости от себя устойчивые планетные системы, хотя для некоторых двойных все же, по-видимому, это осуществимо. Нет ничего невероятного в том, что одна звезда из ста может быть одиночной и поэтому может обладать планетами. В состав нашей собственной Галактики входит 1011 звезд, и нет ничего невероятного и в том, что одна из миллиона, а возможно, одна из тысячи звезд может иметь около себя планету, подобную Земле, которая движется при температурных условиях, сравнимых с условиями, обеспечивае ыми на Земле благодаря излучению Солнца. Это означает, что в нашей Галактике может быть от миллиона до миллиарда планет, на которых могла бы возникнуть жизнь; галактики же исчисляются миллионами.
Нет сомнений в том, что жизнь в различных формах ее проявления развивается там, где для этого благоприятны окружающие условия. Однако эволюция живой материи протекает очень медленно, по крайней мере, об этом свидетельствуют отпечатки в древних отложениях Земли.
Время существования человека на нашей планете составляет гораздо меньше 0,1% ее собственного существования. Если человек сможет просуществовать на Земле в течение 100 млн. лет, т. е. около 2% современного возраста Земли, то, значит, многие скептики ошибаются. Однако если наше предположение правильно, то есть шанс, что в нашей собственной Галактике имеется от 10 ООО до 10 000 000 планет, на которых в настоящее время обитают мыслящие существа, более или менее подобные нам самим. Совершить космическое путешествие, чтобы навестить эти существа, невозможно, учитывая те ограничения, которые накладывает на такого рода путешествия теория относительности Эйнштейна. Ни материя, ни сигнал не могут перемещаться быстрее, чем со скоростью света. Даже при этой максимальной и совершенно недостижимой скорости на полет к нашей ближайшей звездной соседке с возвращением обратно потребовалось бы около 9 лет; столько же времени займет связь по радио.
Таким образом, мы видим, что если физики не сделают какого-то удивительного и невероятного «открытия», межзвездное путешествие к планетам, движущимся вокруг других звезд, или от них к Земле является сугубо фантастическим. Мнение, что на так называемых летающих тарелках могли находиться пришельцы с других планет, можно сразу же отвергнуть, как всякую попытку выдать желаемое за действительность. Единственная возможность, на которую мы можем рассчитывать в пределах зримого будущего — доказать существование мыслящих существ на других планетных системах — сводится к слабому шансу, что существа такого рода могли пожелать дать нам о себе знать, посылая радиосигналы, или (это несколько увеличивает наши шансы) что они используют в своих собственных линиях связи столь мощные передатчики, что наши большие радиотелескопы смогут перехватить их сигналы. Серьезная попытка уловить такие сигналы была предпринята Национальной радиоастрономической обсерваторией в Грин Бэнк (Западная Вирджиния) под условным наименованием проект ОЗМА.Имеются серьезные аргументы как за, так и против вложения больших средств в осуществление такого проекта. Многим, как и автору, импонируют богатые воображением научно-фантастические аспекты программы, но автор несколько скептически относится к успеху ее в ближайшем будущем. Мы изучили современное состояние нашей планетной системы и до известного предела — ее историю. Ее будущее, если не произойдет ничего непредвиденного, представляется светлым. Вероятность того, что какая-то блуждающая звезда может нарушить установившийся порядок движения планет, мала даже в пределах миллиардов лет. Не раньше мы можем ожидать каких-то больших изменений и в солнечном излучении. Возможно ли повторение ледниковых периодов, мы сказать не можем. Континенты могут подниматься и опускаться в последующие эпохи, как это происходило в прошлом; мы надеемся, что этот процесс будет медленным. Случайные метеориты могут кое-где продырявить поверхность Земли. Однако порядок, с которым связано само существование солнечной системы, будет преобладать над всеми этими изменениями. |
| Категория: Космос | Добавил: cliverd (26.02.2010)
|
| Просмотров: 373
| Рейтинг: 0.0/0 |
| Всего комментариев: 1 | |
0   1
Mixa (27.02.2010 17:21)
Спасибо. Интересная статья!!!
|
|
|
|
|  |
 |  |  |
|
|
