Что такое наше Солнце? Это тоже звезда, удаленная от Земли на 150 млн км. Эту нашу звезду может быть наблюдают из какой-то далёкой цивилизации, расположенной от нас на расстоянии нескольких тысяч световых лет.
Световой год – внесистемная единица длины, упрощающая астрономам измерение огромных межзвёздных расстояний. Это такое расстояние, которое проходит свет за наш земной год (9,46х1012 км), то есть это расстояние, которое больше расстояния от Земли до Солнца в 63,5 тысячи раз. Расстояние от Земли до Солнца – 150 млн км – также является внесистемной единицей, называемой «астрономической единицей длины», применяемой для оценки расстояний внутри Солнечной системы. Её условное обозначение – «а.е.».
Из всех восьми планет, входящих в Солнечную систему, только Земля, третья планета от Солнца, имеет достаточно мощную водную оболочку (гидросферу), занимающую две трети поверхности планеты. Общее количество воды, находящейся на поверхности Земли, составляет 1,35 млрд км3. Средняя глубина этой водной системы равна 4,5 км. Кроме того, Земля окружена кислородно-азотной газовой оболочкой (атмосферой), давление которой у поверхности океана составляет в среднем 750 мм рт. ст. Наличие гидросферы и атмосферы обеспечивают условия для существования на Земле белковой формы жизни, высшим проявлением которой является homo sapiens (человек мыслящий).
Кроме планет в Солнечную систему входят и так называемые малые тела. Это прежде всего огромное количество астероидов – тел размером от 1 до 1000 км, состоящих из силикатов и окислов металлов, вращающихся вокруг Солнца в плоскости эклиптики (большой круг небесной сферы, по которому происходит видимое с Земли движение Солнца относительно звезд) между орбитами Марса и Юпитера – четвертой и пятой планеты от Солнца – (так называемый главный пояс астероидов). Кроме того, за орбитой Нептуна (шестая планета от Солнца) расположены орбиты так называемых транснептуновых объектов (пояс Койпера), представляющих собой глыбы из замерзших газов и паров (в основном эти объекты состоят из замерзших метана, аммиака, углекислого газа, воды).
За орбитами транснептуновых элементов располагается так называемое облако Оорта – скопление огромного количества (до триллиона) ледяных объектов, состоящих из замерзших газов и паров со смесью пылинок из силикатов и окислов металлов. Эти объекты также вращаются вокруг Солнца. Границы облака Оорта заключены в пределах между 6 и 22 трлн км от центра Солнечной системы.
В Солнечной системе существует также две дископодобные газопылевые области, состоящие из смеси газов и мельчайших пылинок (размер пылинок не превышает 0,1 мм). Первое газопылевое облако, называемое еще зодиакальным, находится во внутренней части Солнечной системы. Вероятно, оно возникло из-за столкновений в пределах пояса астероидов, вызванных взаимодействиями с планетами. Второе газопылевое облако простирается в границах от 10 до 40 а.е. от Солнца. Оно, скорее всего, возникло в результате столкновений между объектами в пределах пояса Койпера.
Само Солнце не стоит на месте, оно вместе со всей своей свитой из восьми планет и бесчисленного количества малых тел движется по круговой орбите вокруг центра Галактики Млечный Путь – самой близкой к Солнцу звездной системы. Угол между плоскостью эклиптики и вектором движения Солнца вокруг Галактики составляет около 45 градусов. Скорость движения Солнца по галактической орбите – около 220 км/с, время полного оборота Солнца (галактический год) составляет около 226 млн земных лет.
При своем движении вокруг центра Галактики Млечный Путь Солнце вместе со всей своей планетной системой совершает и вертикальные колебания относительно плоскости галактического экватора, пересекая ее каждые 30 – 35 млн лет, оказываясь то в северном, то в южном галактическом полушарии. При движении Солнца вокруг центра Галактики Млечный Путь Солнечная система вбирает в себя галактическую пыль, а также и более крупные объекты. Естественно, наиболее эффективно в сборе галактической пыли участвует транснептуновое газопылевое облако.
Кроме планет, астероидов, ледяных глыб и газопылевых облаков, вращающихся по круговым орбитам вокруг Солнца, в Солнечной системе присутствуют и достаточно экзотичные объекты – т.н. периодические кометы. Это малые тела (размером от 0,5 до 50 и более км), состоящие из смеси замерзших до твердого агрегатного состояния газов и паров, перемешанных с частицами так называемой космической пыли. В настоящее время установлено, что материал, из которого состоят эти кометы, достаточно разнообразен: это и кварц (SiO2), и окись алюминия, а также хлориды и другие соли различных металлов. Состав льдов комет (H2O, CH4, NH3, CO2 и др.) позволяет сделать вывод, что температура этих объектов не выше 100оК. В настоящее время принято считать, что периодические кометы Солнечной системы, а их немного, это малая толика из огромного количества галактических комет, бомбардирующих Солнечную систему с периодом 30±5 млн лет. Кометы, периодически бомбардирующие Солнечную систему, поступают в неё из струйных потоков Галактики Млечный Путь. Почти все из огромного количества галактических комет врезаются в Солнце и его планеты, не обходя вниманием и их спутники. Следы от бомбардировки нашей Луны можно наблюдать в простой телескоп. Но редкие галактические кометы благодаря своей скорости и трассе становятся пленниками Солнечной системы на века. Кометы, ставшие пленниками Солнечной системы, имеют персональные названия, они движутся по сильно вытянутым орбитам от периферии к центру системы, обязательно огибая Солнце и имея большой эксцентриситет: перигелий – в пределах орбит внутренних планет, афелий – далеко за Нептуном.
Некоторые из комет Солнечной системы (называемые периодическими) с периодом в несколько десятков лет при движении к Солнцу и обратно могут наблюдаться с Земли. При относительно кратковременном появлении в поле видимости с Земли (несколько дней) комета наблюдается как светлая точка (ядро), за которой тянется хвост, направленный в сторону от Солнца, либо к Солнцу. Как уже было сказано, ядро кометы представляет собой леденистое тело с криогенной температурой – смесь из замерзших до твердого агрегатного состояния паров и вкрапленных в эту ледяную смесь частиц космической пыли. Эти частицы представляют собой совокупность однородных молекул какого-либо химического элемента или его простейшего соединения с другими химическими элементами. Хвост кометы состоит из улетучивающихся из ядра под действием солнечного излучения молекул и ионов газов, паров и увлекаемых ими частиц пыли. Обычно размеры ядра находятся в пределах от 0,5 до 50 км, а видимая длина хвоста – десятки млн км.
Если величина пылинок менее 0,1 мм, они попадают под действие светового давления Солнца. В этом случае хвост кометы ориентирован в сторону от Солнца. Если же величина пылинок больше 0,1 мм, они попадают под действие гравитационных сил притяжения Солнца. В этом случае хвост кометы ориентирован на Солнце. Если в ядре кометы присутствуют пылинки разного размера (как меньше 0,1 мм, так и больше этой величины), комета может иметь два хвоста. В этом случае один хвост будет направлен от Солнца (в этом хвосте будут находиться пылинки размером меньше 0,1 мм), а второй хвост будет направлен в сторону Солнца (в этом хвосте будут находиться пылинки размером более 0,1 мм).
Ядро периодической кометы, имеющее криогенную температуру, при прохождении через дальнее газопылевое облако солнечной системы, расположенное за орбитой Нептуна, «намораживает» на своей холодной поверхности частицы, атомы, ионы и пылинки (кластеры), из которых состоит это облако. При прохождении кометы вблизи Солнца начинается испарение намороженного на ядро кометы вещества. Масштаб этого процесса достаточно внушителен. Поток вещества, испаряющегося с поверхности ядра при пролете кометы вблизи Солнца, достигает десятков тысяч тонн в секунду.
Можно принять, что у периодических комет с четко выраженной периодичностью посещения окрестностей Солнца на каждом витке их орбиты имеет место динамическое равновесие между намороженной и испаряющейся массой кометного вещества. Вещество, испаряющееся с поверхности ядра кометы при её пролете вблизи Солнца, пополняет газопылевое облако, расположенное во внутренней части солнечной системы, ограниченное орбитой Марса. Таким образом, кометы можно рассматривать как своеобразные грузовые транспортные средства, перевозящие материал из газопылевых облаков Галактики Млечный Путь и внешнего газопылевого облака Солнечной системы во внутреннее газопылевое облако, расположенное между Солнцем и орбитой Марса. Кому же предназначается этот груз? Скорее всего, большая часть этого груза постепенно поглощается Солнцем, где используется в качестве звездного топлива.
В разделе механики, исследующей движение планет, показано, что каждая планета имеет 5 так называемых точек Лагранжа, которые являются точками неустойчивого равновесия хотя бы по одной из степеней свободы. В этих точках Лагранжа, расположенных в окрестностях планет, наблюдается скопление астероидов, космической пыли и прочего космического мусора. По мере переполнения пространства вокруг точек Лагранжа космическая пыль выдавливается из пространства вокруг точки «Л» и под действием сил тяготения выпадает на ближайшую планету и, естественно, на Солнце. Так, наша Земля ежегодно «поправляется» на 20 тыс. тонн, поскольку именно столько космической пыли выпадает в течение года на её поверхность из внутреннего газопылевого облака. По данным некоторых авторов, эта величина может доходить до 1 млн тонн в год. Но какое-то количество материи Земля одновременно теряет (в основном она теряет те слои атмосферы, которые расположены выше 1000 км над поверхностью планеты). Количество теряемого Землей за год газа примерно следующее: около 100 тыс. т водорода, 1,5 тыс. т гелия и 60 тыс. т кислорода.
О каком количестве газопылевой материи, испаряющейся с периодических комет вблизи Солнца, идет речь? Известно, что при каждом пролете около Солнца периодическая комета Галлея, «прописанная» в Солнечной системе с периодом 76 лет, теряет до 250 млн т вещества. Если допустить, что в год около Солнца могут пролететь 10 комет (конечно, в спокойные годы комет гораздо меньше), получается 2,5 млрд т вещества в год. В то же время каждую секунду в недрах Солнца превращаются в лучистую энергию около 4 млн т водорода. Учитывая, что земной год состоит из 3,15×107 секунд, то в год Солнце расходует 126 трлн т водорода, или в 56 тыс раз больше, чем могут доставить 10 комет (и то при условии, что ядра этих комет состоят только из водорода).
Отсюда следует, что для выполнения своей основной функции – выработки лучистой энергии путем термоядерной реакции превращения водорода в гелий – Солнце в принципе может обойтись и без подпитки своего термоядерного реактора веществом, теряемым кометами вблизи Солнца. Тем не менее, эта подпитка имеет место. С помощью спектрального анализа внутри Солнца зафиксировано присутствие ионов железа и других тяжелых элементов. Видимо, они стабилизируют процесс термоядерной реакции внутри нашего светила, не допуская больших бросков потока испускаемой Солнцем лучистой энергии, а также, возможно, предотвращая переход термоядерного процесса в процесс взрыва.
Если принять за факт, что тяжелые элементы являются расходуемым материалом в процессе термоядерной реакции, то пополнение расхода Солнцем железа, никеля, ванадия и других тяжелых элементов обеспечивают периодические кометы, т.е. те кометы, которые из собственности Галактики Млечный Путь стали собственностью Солнечной системы. Заметим, что броски в потоке излучения Солнца отрицательно сказываются на флоре и фауне Земли.
Поясним, почему для обитателей Земли важна стабильность в работе Солнца, являющегося в настоящее время основным источником тепла для нашей планеты. Расчеты показывают, что изменение мощности излучения Солнца в пределах ±10% от номинальной величины 3,86 × 1026 Вт автоматически приводит к изменению средней температуры поверхности Земли на ±6,5оС. В настоящее время средняя температура поверхности суши составляет +12оС, средняя температура поверхности океана составляет +18оС (если бы на Земле не было океана, её средняя температура снизилась бы до минус 21оС). Таким образом, при уменьшении солнечной активности на 10% при отсутствии океана поверхность Земли, расположенная между полюсами и соответствующими линиями тропиков, могла стать тундрой. С другой стороны, при наличии океана при повышении солнечной активности на 10% растаяли бы льды Арктики и Антарктиды, а уровень Мирового океана повысился бы почти на 100 м, затопив прибрежные зоны континентов. Ни то, ни другое совершенно не нужно флоре и фауне Земли.
Тем не менее, глобальные похолодания в истории Земли происходили по крайней мере несколько раз в раннепротерозойскую эру (2,5 – 2 млрд лет назад), в позднепротерозойскую эру (900 – 630 млн лет назад), в палеозойский период (460 – 230 млн лет назад) и в неогеновый период кайнозойской эры (около 5 млн лет назад). Последнее глобальное оледенение (5 млн лет назад) интересно тем, что именно оно дало старт перерождению человекообразных обезьян в древнего человека.
Чем еще интересны кометы? По мнению ряда исследователей, опирающихся на теорию катастрофизма, во все время эволюции, а особенно на ее ранней стадии, Земля в процессе движения нашего Солнца вокруг центра Галактики Млечный Путь периодически, примерно через каждые 30±5 млн лет подвергалась бомбардировке галактическими кометами. Длительность каждого периода интенсивной бомбардировки составляла не менее 500 тыс. лет, при этом в каждом цикле на Землю обрушивались десятки тысяч комет с диаметром ядра вплоть до 50 км и более. Поэтому можно представить, что в раннем архее на стадии образования у расплавленной Земли первоначальной гранитно-базальтовой оболочки (около 4 млрд лет назад), в результате кометной бомбардировки было полностью разрушено две трети поверхности этой оболочки. Измельченный до пылеобразного состояния материал разрушенной части оболочки был поднят в атмосферу, а на той части Земли, которая осталась без оболочки, обнажилась жидкая магма.
Оставшиеся неразрушенными фрагменты первоначальной оболочки Земли легли в основу будущих континентов, а та часть поверхности, с которой была снята первичная оболочка, после застывания обнажившейся магмы легла в основу дна будущих океанов. Постепенно осевший из атмосферы на поверхность будущих континентов пылеобразный материал послужит основой осадочного чехла континентов. После формирования вторичной гранитно-базальтовой оболочки (будущего дна океана) и её остывания кометы начали заполнять ложе океана смесью водного льда с хлоридами щелочных и щелочноземельных металлов. Эта смесь, после таяния, превратилась в морскую воду.
Бомбардировки Земли кометами были столь интенсивными, что уже в первой четверти архея Мировой океан покрыл всю поверхность нашей планеты, за исключением, видимо, самых высоких горных образований. Одновременно с водой на Землю попадала и космическая пыль, содержащаяся в ядрах комет. Часть космической пыли из ядер комет, в том числе пылинки из окислов кремния и алюминия, которые не растворились в воде, как это произошло с хлоридами щелочных металлов, опускались на дно. При этом в соответствии с законом гидродинамики происходила своеобразная сепарация частиц космической пыли: более крупные частицы опускались на дно быстрее более мелких. Таким образом, на дне океана последовательно откладывались более или менее однородные по составу слои песка (частицы кварца SiO2 размером от 0,1 до 1 мм) и слои глины (смесь частиц кварца SiO2 и корунда Al2O3 размером менее 0,01 мм). Через некоторое время, в палеозое, океан отступил с поверхности современной суши, а слои песка и глины стали уже собственностью континентов.
Современная наука признает, что в осадочном чехле Земли космическое происхождение имеет только один слой глины. Этот слой глины мощностью до 6 см, образовавшийся на стыке мезозоя и кайнозоя примерно 65 млн лет назад, впервые обнаружил в Италии в 1977 – 1980 гг американский геолог Уолтер Альварес. Характерное отличие этого тонкого слоя глины, зафиксированного в настоящее время почти на всех континентах, – повышенное в 30 раз содержание иридия по сравнению с соседними слоями известняков, между которыми он находится. А иридий, по современным понятиям, мог попасть в осадочный чехол Земли только из космического пространства.
Будем надеяться, что и остальные слои песка, глины и известняка из осадочного чехла Земли рано или поздно получат галактическую родословную. Первый шаг в этом направлении был сделан в 2014 году при выполнении геологической программы европейского зонда «Джотто». Основная задача зонда – мягкая посадка на периодическую комету Чурюмова – Герасименко и анализ химического состава её ядра – не только на поверхности, но и на некоторой глубине (для этого зонд был оснащен миниатюрной буровой установкой).
Кроме заполнения океана Земли водой галактические кометы сформировали систему углеводородных месторождений (метановых, нефтяных, сланцевых и угольных), а также приняли участие в создании в осадочной оболочке Земли некоторых рудных образований. Все эти месторождения образовались путем имплантации комет в осадочный чехол Земли. Одним из примеров месторождений, образовавшихся с помощью комет, можно считать россыпные месторождения золота на Колыме и Аляске.
Кроме формирования материков и океанов, а также месторождений полезных ископаемых, по мнению ряда исследователей, именно галактические кометы доставили на Землю основы белковой жизни. В настоящее время это положение подтверждено при анализе состава пыли из хоста периодической кометы Вильда-2, доставленной космическим аппаратом НАСА на землю в январе 2006 года.
Подтверждение возможности бомбардировки кометами планет Солнечной системы можно было наблюдать с Земли в июле 1994 года во время столкновения фрагментов периодической кометы Шумейкера – Леви-9 с Юпитером. Отметим также, что и у Земли 30 июня 1908 года было столкновение с малогабаритной галактической кометой (так называемый Тунгусский метеорит). Что касается механизма образования ложа океана, подобное устройство (правда, уже без воды), было зафиксировано и на Меркурии. Это так называемый эскарп – ступенчатое изменение рельефа поверхности ближайшей к Солнцу планеты.
Все вышесказанное позволяет сделать следующий вывод. Современные живые существа, населяющие планету Земля, должны благодарить за достаточно комфортные условия своего существования не только имеющееся расстояние от Земли до Солнца, но и галактические кометы, которые бомбардировали нашу планету. Сначала эти кометы сформировали на Земле ложе будущего океана, а затем доставили в нужное время как воздушную, так и водную оболочки. Отметим, что само зарождение жизни на Земле возможно было инициировано галактическими кометами. Нам же остается только гадать, был ли вышеописанный сценарий цепью спланированных или случайных событий. Можно согласиться, что вероятность планирования достаточно высока.
С другой стороны, существование жизни на Земле, в создании которой участвовали не только галактические кометы, но и практически все элементы Солнечной системы, может прекратиться после очередной массированной бомбардировки Земли галактическими кометами. Конечно, в процессе этой бомбардировки, ожидаемой примерно через 20 млн лет, будут существенно пополнены запасы воды, а также углеводородного и минерального сырья, но кто будет его осваивать? Чтобы не впадать в глубокий пессимизм, нам остается только надеяться, что у природы после ожидаемой через 20 млн лет бомбардировки галактическими кометами будет еще один шанс создать на Земле следующую генерацию мыслящих существ. А к моменту затухания Солнца новые мыслящие существа нашей Земли смогут с помощью комет перенести основы жизни в соседние миры.