Александр Никонов - Верхом на бомбе. Судьба планеты Земля и ее обитателей

Дальнейший процесс сборки планет из газовых глобул современной науке хорошо известен, его прекрасно описали математически российские ученые Тимур Энеев и Николай Козлов еще в 1980 году. Причем интересно, что их замечательное открытие было сделано, что называется, «от бедности». Точнее говоря, для упрощения работы.

До Энеева и Козлова считалось, что планеты собирались из притягивающихся друг к другу твердых частичек – сначала маленьких пылинок, потом кусков покрупнее, типа метеорита, затем из штуковин размером с добрый астероид. Но математически просчитать столкновение мириадов упругих частичек на тогдашних ЭВМ было невозможно из-за разных результатов соударений. Ведь при соударении твердых частичек возможно как их слипание, так и дробление, а также упругий удар с разлетом. ЭВМ могла просчитать только тысячу таких взаимодействующих частичек. Слишком мало!.. Задача представлялась неразрешимой. А посчитать хотелось. Поэтому Энеев и Козлов сделали себе поблажку. Они решили, что каждое сближение двух частиц завершается их слиянием, а не отталкиванием и дроблением. Это позволило увеличить число частичек с тысячи до десятков тысяч. Но по физической сути это допущение означало одно: ученые фактически отказались от модели объединения твердых тел и перешли к модели абсолютно неупругих соударений, похожих на слияния капелек ртути.

Совершенно другая физика! Противоречившая тогдашним представлениям о рождении солнечной системы, зато делавшая возможными расчеты.

Провернув этот хитрый финт, Энеев и Козлов загрузили советскую ЭВМ исходными данными (протопланетный диск плотно упакован газовыми сгустками – глобулами, которые вращаются по круговым орбитам в поле силы тяжести массивного центрального тела и гравитационно взаимодействуют друг с другом) и пошли, надо полагать, пить чай, пока шкафы ЭВМ грелись и гудели. Подсчет дал неожиданный результат. Неожиданно прекрасный, я бы сказал. Машина, погудев, показала картину Солнечной системы, полностью соответствующую реальной! Модель Энеева-Козлова выдала не только такие принципиальные параметры Солнечной системы, как необходимое число планет и закон Тициуса-Боде (закон планетарных расстояний), но даже особенности вращения отдельных планет, например, обратное вращение Венеры!

Это могло означать только одно: модель, скорее всего, правильная, и соударения действительно шли неупруго. Но для окончательного триумфа модели и присвоения ей звания истинной нужно было еще сделать предсказание. И такое предсказание Энеев и Козлов сделали: в соответствии с их моделью в Солнечной системе должен быть еще один пояс астероидов – за Нептуном. Всем, кроме французов, известен пояс астероидов между Марсом и Юпитером. Но даже ученым тогда ничего не было известно о втором поясе астероидов. Однако позже этот пояс был открыт, там крутятся сотни астероидов диаметром по 200–300 км…

Так гипотеза стала теорией. Оставался лишь один вопрос: почему соударения протопланетных глобул были неупругими, хотя, по идее, должны были быть упругими? Сейчас ответ на него найден: ионизация газа, которая постоянно поддерживалась короткоживущими радиоактивными элементами, не позволяла частичкам вещества собираться в твердые и потому упругие комки – электростатическое отталкивание положительно заряженных ионов противилось силам всемирного тяготения. Потому-то сбор планет происходил не из твердых частиц и тел, но из газовых протопланетных сгустков – глобул. По мере сбора протоземли ее масса увеличивалась и, соответственно, возрастали силы гравитационного стягивания. Это приводило к увеличению средней плотности. В результате радиус растущей протопланеты оставался в пределах миллиона километров. В таком же состоянии (газовых протопланет) находились первое время и другие планеты земного типа. И лишь затем началась конденсация, поскольку к этому времени подвымерли короткоживущие изотопы и стала спадать степень ионизации.

В газовой протопланете, объединенной силами гравитации, рост крупных твердых тел был невозможен, и конденсация протовещества с последующим уплотнением его в твердую планету была подобна «мягкому пеплопаду» к центру тяжести.

Происходила она довольно медленно – в течение следующего миллиона лет – и напоминала то ли слияние капель, то ли слипание крупных хлопьев пепла в медленном полете.

Из этого «пепла» и получилась Земля.

Сейчас Земля напоминает слоеный пирог. Внутри – жидкое ядро с твердым ядрышком, выше – мантия, еще выше – твердая корочка. Но чтобы правильно приготовить пирог, нужно знать состав исходных продуктов. Каким он был? Это важный вопрос, от которого зависит наше с вами будущее.

Но прежде ответим на другой вопрос: откуда автор знает, что происходило четыре с половиной миллиарда лет тому назад с Солнечной системой, если он там не был? Отвечу: от науки. Наука над этой проблемой очень много билась.

Науке, например, давно было известно, что 98 % момента количества движения Солнечной системы сосредоточено в ее планетах, хотя масса планет составляет только 1/700 долю от массы Солнца (момент количества движения – это произведение массы на скорость и на расстояние до центра вращения: М = mvr). И было совершенно непонятно, каким же образом небуле удалось сбросить часть вещества вместе с моментом количества движения для дальнейшего производства из него планетной системы. Этот больной вопрос очень долго не находил ответа, пока английский астрофизик Фред Хойл не предположил, что в сбросе лишней массы туманности могло помочь ее собственное магнитное поле.

Как только магнитное поле включилось и заставило туманность вращаться, как единое целое, то есть с одной угловой скоростью, так сразу момент количества движения, выраженный через эту самую угловую скорость (w), приобрел следующий вид: М = mwr 2. В формуле появился квадрат! То есть в системе, которая вращается с одной угловой скоростью, момент количества движения «сам по себе» сместился к краю системы. Именно поэтому и произошел отрыв. А когда от экватора небулы оторвался газовый бублик, вместе с ним ушел и «лишний» момент количества движения. Каковой мы сегодня имеем удовольствие наблюдать и рассчитывать. Прекрасное объяснение!

Догадке Хойла долго не верили. Дело в том, что молодые звезды, которые только-только зажглись, не имеют магнитного поля, выходящего за пределы самой звезды. А для сброса бублика нужно было поле, протянувшееся на сотни миллионов километров от протосолнца! И это смущало. Но ведь Хойл и не говорил ничего про уже зажегшуюся звезду, он говорил именно о протозвезде – небуле. И его догадка о том, что в рождении планетной системы решающую роль сыграла короткая вспышка магнитного поля небулы, позже была успешно дополнена физическим механизмом того, как именно оно могло включиться и выключиться (очень упрощенно мы этот механизм описали главкой выше).