Чтение онлайн

В слоях-кольцах, удаленных от Солнца, было очень холодно, что привело к намерзанию газа на пылинках. Этот газ, наряду с большим объемом выдавленного водорода и гелия из окружения Солнца, создали условия для формирования здесь планет иного типа – газовых гигантов (Юпитер, Сатурн).

Тепло от Солнца прогрело вещество протопланетного диска. Для каждого кольца были характерны свои температуры, зависящие от удаления их от звезды. Вещество колец, прогретых свыше 2 000°C, испарилось и переместилось на более удаленные орбиты. На удалении более 8 млн. км от Солнца пониженные температуры позволили металлам и минералам затвердеть, но вода и ряд других веществ находились в жидком или газообразном состоянии. Эта внутренняя часть Солнечной системы простирается до «линии снега», границы, за которой вода, метан и аммиак существуют в твердой фазе – форме льда. Эти соединения водорода являются самыми распространенными веществами Солнечной системы, особенно вода.

Молекулы газа, пылинки, кристаллы льда в кольцах вокруг Солнца постепенно притягивались друг к другу, образуя каменные обломки и куски льда. По мере вращения по своим орбитам вокруг Солнца более крупные тела притягивали мелкие, превращаясь в каменные или ледяные глыбы размером приблизительно от 1 до 1,5 км – планетеземали. Через несколько миллионов лет из планетеземалей сформировались протопланеты – основа будущих планет. Довольно хаотичное движение протопланет приводило их к частому столкновению, в процессе которого одни разрушались, а другие наращивали массу.

Первой планетой Солнечной системы стал газовый гигант Юпитер приблизительно 4,55 млрд. лет назад. Юпитер по химическому составу очень сходен с Солнцем. Этой огромной планете не хватило совсем немного массы для того, чтобы зажечь термоядерную реакцию в ядре и превратиться в звезду подобную Солнцу. Если бы в распоряжении Юпитера оказалось чуть больше исходного газопылевого материала, то на месте этой планеты вспыхнула бы вторая звезда в нашей Солнечной системе. Впрочем, в таком случае эта двойная звездная система не была бы нашей, так как высокая температура на Земле испарила бы всю воду, и не было бы человека на ней. Вокруг Юпитера подобно звездной системе вращается 79 спутников, среди которых – такая интересная минипланета, как Европа, под ледяной оболочкой которой расположен океан жидкой воды. Юпитер образовался на достаточно удаленном расстоянии от Солнца. Сначала скомпоновалась суперземля – каменная планета массой превышающей нескольких масс Земли. Огромная масса твердой протопланеты притянула к себе все ближайшие протопланеты и весь газ, окружающий её орбиту в пределах своего слоя-кольца. В конечном счете, Юпитер расчистил от протопланетного вещества широченное кольцо в диске Солнечной системы. Возникла замерзшая гигантская газовая планета, внешние оболочки которой представлены в основном молекулярным и металлическим водородом, а ядро сложено тяжелыми элементами, вероятно, в плазменном состоянии.

Немного позже шло формирование соседней планеты Сатурн, которая собрала все вещество с обширного пространства, прилегающего к её орбите. Получился второй по величине замерзший газовый, преимущественно водородный гигант в Солнечной системе. Эти два планетных монстра вобрали в себя 92 % вещества, оставшегося после образования Солнца. В периферийной области диска Солнечной системы образовались две другие холодные планеты меньшего размера – Уран и Нептун, состоящие преимущественно из водорода, гелия и метана. Внешние планеты – Юпитер, Сатурн, Уран, Нептун состоят из водорода, гелия, метана, аммиака и других газов. Кроме того, в их атмосферах содержатся сложные молекулы. Предполагается существование твердого ядра у этих планет.

Внутренняя часть протопланетного диска оказалась значительно беднее газом, чем внешняя зона. Поэтому здесь образовались каменно-металлические планеты: Меркурий, Венера, Земля, Тея и Марс. Поверхностные слои планет земного типа (включая Луну) образованы твердыми силикатными, алюмосиликатными, карбонатными и другими минералами. Внутри этих планет находится ядро из более тяжелых пород, содержащих элементы с большой атомной массой. Меркурий содержит ферромагнитное ядро и обладает сильным магнитным полем. Общее количество металлического железа, по некоторым данным, в Меркурии составляет около 58 %. Венера и Марс, как и Земля, имеют железные ядра. На Венере много карбонатов, термическое разложение которых привело к накоплению диоксида углерода в атмосфере этой планеты. Размеры этих планет получились довольно скромными по сравнению с газовыми гигантами внешней части системы, поскольку для их формирования в ближних к Солнцу протопланетных кольцах осталось совсем немного вещества. Для завершения формирования внутренних планет потребовалось в десять раз больше времени, чем для образования внешних планет. Только приблизительно через 75 миллионов лет после образования Солнца завершилось строительство Солнечной системы. Однако эволюция системы почти сразу приняла революционный характер. Планета Тея, мчащаяся вокруг Солнца по орбите очень близкой к Земному пути, в конечном счете, столкнулась с более массивной Землей. Из обломков Теи и вырванной части Земли около 4,48 миллиарда л.н. образовался спутник Земли – Луна. После появления Луны Земля приобрела самую надежную стабильность среди всех внутренних планет (земного типа).

Осталось не собранным в планету множество астероидов на орбите между Марсом и Юпитером. Произошло это по той причине, что сильная гравитация Юпитера перемешивает, сталкивает астероиды, не позволяя им собраться в одно космическое тело. За орбитой Нептуна расположено еще одно кольцо астероидов – пояс Койпера. В этом поясе огромное количество каменных обломков и ледяных глыб расположены на большом расстоянии друг от друга, что исключает их аккрецию (соединение) в планету.

На внешней, гравитационной границе Солнечной системы расположена гипотетическая сферическая область – облако Оорта – остаток исходного протопланетного диска, который сформировался вокруг Солнца около 4,6 миллиарда л.н. Объекты облака Оорта состоят преимущественно из водяных, аммиачных и метановых льдов. Они вращаются вокруг Солнца по очень вытянутым эллиптическим или параболическим орбитам и служат источником долгопериодических комет.

Через 50 миллионов лет после образования Солнечной системы Юпитер вошел в резонанс с Сатурном, что привело к мощному гравитационному катастрофическому событию – смене орбит многих планет. Тяжелее всего пришлось Нептуну и Урану, которым пришлось поменять орбиты. В результате этого гравитационного воздействия основная масса космических тел из пояса астероидов и пояса Койпера вылетели из своих орбит за пределы Солнечной системы, но часть их устремилась во внутренние части системы. Земля, Луна, Меркурий, Венера и Марс в период от 4,1 до 3,8 миллиарда л.н. практически непрерывно подвергались мощным атакам метеоритов и астероидов различной величины [13] . Этот катастрофический период эволюции Солнечной системы назвали поздней тяжелой бомбардировкой, максимум которой случился приблизительно 3,9 млрд. л.н. В результате на Землю дополнительно поступило много минерального материала и воды. Поздняя бомбардировка значительно перепахала поверхность Земли, испарила миллионы тонн воды, способствовала повышению влажности атмосферы и скорости перемещения воздушных и водных масс.

Солнечная система несётся сквозь Млечный путь по круговой орбите на расстоянии 26 тысяч световых лет от центра со скоростью приблизительно 230 км/с. Путь Солнечной системы, а значит и Земли, вокруг центра Галактики составляет около 230 миллиона лет. Таким образом, наша планетная система за время своего существования совершила около 20 оборотов вокруг Стрельца А – высокоплотного объекта, сверхмассивной чёрной дыры в центре Млечного пути. Под влиянием гравитации центрального галактического балджа движение Солнца по орбите имеет волнообразный характер, благодаря которому Солнце периодически оказывается то с одно, то с другой стороны галактической плоскости. Каждые приблизительно 29–30 миллионов лет Солнечная система пересекает галактическую плоскость. Наша планетная системы в каждом положении орбиты испытывает определенное воздействие окружающих космических тел, которое вызывает какие-то реакции Солнца, планет и других объектов. Например, предполагают, что в определенном, повторяющемся положении системы в Галактике, облако Оорта повышает частоту «обстрела» кометами Земли. Встречи комет с Землей могли стать спусковыми моментами череды глобальных планетарных событий, обусловливающих массовые вымирания живых организмов. Немало научных трудов свидетельствуют о высокой вероятности влияния галактических факторов на ход эволюции земных живых организмов. Понятно, что в ином галактическом положении наша планета была бы иной. Земля движется по орбите вокруг Солнца со скоростью 30 км в секунду. Чем дальше от Солнца располагается планета, тем медленнее она вращается вокруг центра Солнечной системы.

По мере увеличения знаний о строении и истории Солнечной системы нарастает уверенность специалистов в уникальной предрасположенности нашей звездной системы к появлению и развитию жизни. Прежде всего, следует отметить, что орбита Солнечной системы удачно проходит в средней части «зоны обитаемости» нашей Галактики. Для Млечного Пути эта зона удалена от галактического центра на расстояние приблизительно двух третей радиуса Галактики. На большем расстоянии от центра Галактики звезды и планеты бедны тяжелыми химическими элементами, что не приемлемо для жизни. Космические тела, расположенные ближе к ядру галактики, подвергаются сильнейшему неблагоприятному воздействию черных дыр, которые там находятся.

Солнечная система сформировалась в одном из самых безопасных мест Млечного пути – во внешних регионах, в которых приблизительно 6 миллиардов л.н. происходило меньше всего вспышек сверхновых звезд и гамма-всплесков. В то же время, в отличие от других подобных мест район образования нашей системы, к нашему счастью, оказался не совсем спокойным. Земля подвергалась достаточно регулярным воздействиям вещества и энергии от взрыва сверхновых звезд, что вызывало многочисленные глобальные вымирания земных организмов и стимулировало рост многообразия живой природы. Эволюция жизни в таких условиях привела к появлению современного человека. Так что, Солнечная система с нашей планетой появилась в нужном месте и в благоприятное время для зарождения и эволюции жизни.

Удачной предрасположенностью Солнечной системы к ее обитаемости было также то обстоятельство, что её планеты вращаются вокруг достаточно молодой звезды (возрастом около 4,6 млрд. лет), с относительно небольшой массой. Малая масса Солнца позволяет ей существовать продолжительное время, около 20 млрд. лет. Если бы наша звезда имела массу больше, то она, спустя несколько десятков или сотен миллионов лет после своего возникновения (в зависимости от массы) успела бы реализовать термоядерные реакции и взорвалась бы, превратившись в нейтронную звезду или черную дыру. Этого времени просто не хватило бы для появления жизни и её эволюции до разумных существ. Человечеству повезло также в том отношении, что начальная светимость Солнца была благоприятной для появления на Земле жизни вскоре после образования планеты (около 70 % от современной светимости). Так, если бы начальная светимость была выше реальной, то парниковые газы в атмосфере планеты привели бы к перегреву земной поверхности и исчезновению воды. Эволюция Земли пошла бы по пути Венеры. В случае если бы начальная светимость Солнца была меньше существовавшей, то с большой вероятностью реализовались бы все рассматриваемые развилки эволюции нашей планеты, однако они происходили бы с задержкой на 1,5–2 млрд. лет. При таком варианте эволюции человечество появилось бы еще не скоро. Солнце является стационарной звездой, которая мало меняет свою светимость в течение миллиардов лет. Поэтому эволюция земной жизни имела возможность на протяжении последних 4 млрд. лет пройти маршрут от первых живых клеток до человека разумного.