Знание-сила, 1997 № 03 (837)

Однако с начала семидесятых годов, когда эта модель была предложена и поддержана большинством ученых, прошло довольно много времени даже для такой консервативной области, как планетная космогония. И на сегодняшний день, по мнению ряда авторитетных ученых, есть все предпосылки для создания новой теории происхождения и развития Земли.

«И создал Бог два светила великие: светило большое, для управления днем и светило меньшее, для управления ночью и звезды (Библия, Бытие, т. 1,стих 16)»

Первые десять миллиардов лет жизни нашей Галактики, казалось бы, не предвещали появления Солнечной системы. Межзвездное пространство было заполнено веществом, которое время от времени то стягивалось в сгущения, то рассеивалось сменявшими друг друга поколениями звезд. Но около четырех с половиной миллиардов лет назад произошел взрыв сверхновой звезды. Может быть, он и послужил непосредственным толчком к началу формирования из межзвездного облака нашего Солнца и его планетной системы.

Обычно исходная плотность межзвездных облаков недостаточна для того, чтобы в них самопроизвольно начинался процесс образования звезд и планет. Однако взрывы сверхновых резко меняют картину: они порождают в межзвездной среде ударные волны, которые вызывают повышение давления и плотности вещества на отдельных участках межзвездного пространства. При этом могут возникать сгущения, способные в дальнейшем сжиматься уже за счет самогравитации. Примерно так, по расчетам ученых, и происходило зарождение нашей планетной системы, в центральной области которой по мере роста давления и температуры сформировался гигантский газовый сгусток — Протосолнце.

Одновременно со сжатием протосолнечного облака под влиянием центробежных сил его периферийные участки стягивались к экваториальной плоскости вращения облака, превращаясь таким путем в плоский диск — протопланетное облако.

Стоит заметить, что формирование Солнца как нормальной желтой звезды из сжимающегося первичного сгустка газов и пыли происходило значительно быстрее, чем формирование планет,— «всего* несколько миллионов лет. Поэтому молодое Солнце неизбежно влияло на условия слипания вещества в окружающем его протопланетном диске. За счет солнечного ветра (высокоэнергетического потока заряженных частиц) из околосолнечного пространства были выметены на периферию нашей системы все газовые и летучие компоненты исходного облака. С другой стороны, молодое Солнце так «прогрело* первоначальное газопылевое облако, что еще до начала процесса формирования планет оно оказалось сильно дифференцированным. Так, например, есть определенная зависимость плотности планет от их расстояния от Солнца, и, скажем, только внешние планеты Солнечной системы обладают массивными газовыми оболочками.

Если бы кому-то довелось наблюдать со стороны все то, что творилось в нашей системе в те давние времена, то наверняка картина напоминала бы раскрученный с большой силой «волчок*, центром которого было Солнце. Но постепенно с ростом плотности в этом плоском диске резко возросла вероятность столкновения частиц и их слипания. Так появились первичные тела диаметром всего в несколько метров. Уплотнение первичного роя тел.яядесобствовало их дальнейшему росту и постепенному превращению в более крупные тела с поперечными размерами уже в десятки и сотни километров. В тогдашних условиях у таких крупных «зародышей» стал появляться самостоятельный характер — собственное гравитационное поле, которое еще более увеличивало возможности захвата мелких тел. Одним из таких зародышей четыре с половиной миллиарда лет назад стала наша Земля.

- Это не так просто завести Вселенную

Просвещенный читатель может заметить, что в рассказанной выше предыстории формирования Земли как будто нет ничего нового, и будет прав. «Уже двадцать-тридцать лет назад при моделировании того, как образовалась Земля, не предвиделось никаких сумасшедших идей,— поясняет Андрей Витязев.— Ясно было, что кванты останутся квантами, а электроны электронами. Когда физик «строит» планету, он прежде всего работает с тремя законами сохранения — массы, энергии и момента. Потом ему нужно поинтересоваться, из чего состоит масса планеты. Так постепенно, из комков и «лепится» планета.

Такой способ моделирования в шестьдесят девятом году завершила книжка В. С. Сафронова, в которой утверждалось: в начале своего развития Земля не была огненно-жидким шаром, а представляла собой достаточно холодное образование. И если внутри нее и были разогретые участки, то это были магматические очаги, но в целом расплавленной Земля не была.

Однако в этом фундаменте еще в семидесятые годы образовалась трещина. Дело в том, что, по оценке Андрея Витязева, Сафронов существенно занизил оценки размеров крупнейших тел, падающих на Землю. Сафронов предполагал, что максимальный диаметр тел, которые сталкивались с нашей молодой планетой, составлял не более ста километров. Однако, по расчетам Андрея Витязева, вполне вероятными были катастрофы, когда встречались тела с лунными размерами. Этот просчет в сложной модели развития Земли неминуемо привел к занижению температуры, которая была внутри Земли. «В реальности эта цифра оказалась всего на какие-то сотни градусов больше,— объясняет Андрей Витязев,— но это уже радикально меняет ситуацию».

И в конце семидесятых годов стало ясно, что эти пресловутые сотни градусов позволили начаться эволюции Земли еще в ходе ее формирования. В то время, когда начальная стадия образования планеты еще не была завершена и по ее поверхности все еще «стучали» метеориты и астероиды, которые одновременно привносили различные газы, а часть их удаляли, внутри планеты уже началась дифференциация вещества.

Однако это был всего лишь один из гвоздей, забитых в премилые теории формирования Земли. За последнее десятилетие произошло еще два события, которые коренным образом изменили наши представления о ранней эволюции Земли. Первое и, пожалуй, самое интересное — открытие астрофизиками около сотни газопылевых дисков около молодых звезд солнечного типа. Эти диски оказались такой же массы и таких же размеров, как и диск около нашего молодого Солнца. Теперь, на взгляд Андрея Витязева, можно говорить, что «происхождение системы планет достаточно общее явление в Галактике.