Доброго времени суток дорогие друзья, подписчики, читатели и гости моего канала. В прошлых статьях я говорил о происхождении всей Вселенной и нашего Солнца. Напомню, что Вселенная возникла 13,7 миллиарда лет назад. Конечно эта цифра, хоть и самая точная на сегодняшний день, но все-таки приблизительная. И даже, как выяснил я из комментариев подписчиков, точно не установлено – Вселенная произошла из Большого Взрыва или благодаря Энтропийному расширению. Есть даже вероятность, что обе версии имеют место быть и дополняют друг друга. Наше Солнце возникло 4,6 миллиарда лет назад. В результате гравитационного сжатия газопылевого облака. Таких облаков в нашей галактике и сегодня превеликое множество. И формирование Звезд – это хоть и длительный, но нескончаемый процесс. Но еще любопытнее вопрос о формировании планет Солнечной системы.
К настоящему времени в результате наблюдений с помощью космического телескопа «Хаббл» открыто множество газопылевых туманностей, в которых зарождаются звезды, а вокруг некоторых из них обнаружены планеты. Поэтому выдвинутая в XVIII веке Кантом и Лапласом небулярная гипотеза образования Солнечной системы может считаться в значительной мере доказанной. Однако вопросов, связанных с происхождением Земли и планет, остается еще очень много. Однако накопленная человечеством довольно значительная информация о геологическом строении Земли и других небесных тел позволяет говорить о возможности серьезной реконструкции генезиса нашей планеты.
Эволюция Солнечной системы.
Наше молодое Солнце было еще довольно холодным и очень радиоактивным. Окруженное протопланетным диском, оно генерировало огромную, колоссальную энергию. Но не тепла, а радиации, заряжая своими излучениями химические элементы. Некоторые излучения выбивали пулей валентности из облаков атомов, меняя их физические и химические свойства. Так появлялись атомы никеля, железа, урана и других химических элементов, которые под действием иных излучений приобретали магнитные свойства необходимые для последующего слипания. Центробежная и электро-магнитная силы создали условия для возникновения гравитационных полей внутри самого диска. Каждый из них, начинал медленно, но с ускорением раскручиваться, вбирая в себя атом за атомом, молекулу за молекулой, частичку за частичкой, песчинку за песчинкой, камушек за камушком. Так начался процесс аккреции, да не одной планеты, а возможно по началу сотен небольших по размеру, которые астрономы называют планетезималиями. Каждая из них в свою очередь, подобно пылесосу или снежному кому "прилепляла" к себе очередные астероиды и метеориты. Некоторые планетезималии сталкивались между собой, крушили друг друга. Что бы вновь сойтись на одной орбите, в виде единого целого. Так 4,5 миллиарда лет назад, почти в одно время родились все планеты Солнечной системы земного типа - Венера, Гея (еще не вполне Земля) и Марс. Два газовых гиганта Юпитер и Сатурн, и два ледяных гиганта Уран и Нептун. Кого-то я забыл назвать из этой вереницы. Ах да! Меркурий. Самая первая планета и самая близкая к Солнцу. Самая горячая. Но вероятно 4,5 миллиарда лет назад еще не было Меркурия. Он появился немного позже, миллиард лет спустя (примерно).
Да и вообще наша Солнечная система выглядела на заре своего существования несколько иначе. Юпитер - недоделанная звезда - находился ближе всего к Солнцу. Да, я не оговорился. Ибо он имеет свою светимость, и собственную гравитацию. Даже строением Юпитер напоминает наше Солнце. Только без "короны" на голове. Именно его гравитация сыграла с ним в "русскую рулетку". Да так, что наших планет, включая Землю, могло вообще не стать. Так же, как если бы не "путешествие" Юпитера от Солнца, то у нас возможно была бы четвертая планета Земного типа. Тот самый, о котором так любят фантазировать альтернативщики, Фаэтон. Но, не случилось. И виновен в этом был вероятно Юпитер. Пройдя по орбитам трех планет земного типа "успешно", он все-таки зацепил "Недофаэтон". И его аккреция закончилась, так толком не начавшись. И теперь мы имеем знаменитый Пояс астероидов.
Венера, Гея (Земля) и Марс уже имели первичные кратерные моря с жидкой водой и первичной атмосферой. На всех трех планетах могла зародиться жизнь. Но к этому вопросу мы еще вернемся.
Теперь расскажу про еще один газовый гигант - Сатурн. Та самая знаменитая наша планета-переросток, которая имеет ледяные кольца. Только вот 4,5 миллиарда лет назад колец еще небыло. Они появятся позже, когда собственной гравитацией Сатурн притянет к себе не-то ледяной астероид, не то ледяной метеорит, в общем некое космическое тело изо льда. И этот лед и минералы распылятся по орбите Сатурна, образуя те самые кольца. Собственно и Юпитер таким же способом обзавелся своими спутниками - Ганимед, Европа, Ио, Каллисто, Амальтея, Фива, Леда, Фемисто, не считая кучу мелких астероидов, что вращаются во круг него. Говорю же, прошелся он мимо аккреции "четвертой планеты". Вообще притягивать к себе спутники любили не только газовые гиганты, но и наши планеты вполне могли это сделать. Есть версия, что Меркурий так же был притянут и захвачен гравитацией Венеры.
Да, сейчас у Венеры нет спутника. Но когда-то он был. И есть аккуратное предположение, что это был именно Меркурий. А Венера развивалась как Земля. Но что-же случилось? Некая катастрофа. Возможно столкновение с очень крупным метеоритом - болидом. Меркурий "отфутболило" туда, где он есть сейчас. А Венеру развернуло на 180 градусов и все её тектонические процессы остановились. Венера внутри остыла и стала замедляться во вращении. Из-за чего ее поверхность наоборот стала разогреваться. И сегодня это самая адовая планета (не считая бедолагу Меркурия).
Есть версия и на счет Урана и Нептуна. Ведь именно в такой последовательности они сегодня находятся. Но на заре своего существования сначала был Нептун, а потом Уран. Тут вообще "белое пятно" в эволюции Солнечной системы. Как и почему они поменялись местами - не известно. Может опять виновник Юпитер. Но он как бы встал на свое место и больше не "гулял". Может что не так с орбитами. Может опять что-то в кого-то врезался. Не известно. Известно только, что Уран легче Нептуна. А значит по всем законам физики именно Уран должен был завершать парад планет. Но нет. Нептун крайняя планета. Или нет?
Долгое время шли дискуссии по поводу 9 планеты Солнечной системы - Плутон. На моем веку его один раз отменили. А потом вновь назначили. Собственно изучить Уран и Нептун сложно - они самые далекие планеты. А вот Плутон можно было только вычислить математически. И сейчас эта планета существует лишь гипотетически. Так как это связано с отклонениями орбиты Нептуна и чего-то там еще. Я не астроном и не астрофизик.
"Есть ли жинь на Марсе, нет ли жизни на Марсе - науке это не известно!" - говаривал персонаж фильма "Карнавальная ночь". Но вообще науке известно, что сейчас жизни на Марсе нет. Но она там могла появиться. 4 миллиарда лет назад на марсе был вполне сформированный Океан, действовали законы геотектоники, имелись магнитные полюса и довольно плотная атмосфера. Все условия для появления жизни соблюдены. Но что-то пошло не так. И чуть более 3 миллиардов лет назад Марс стал тем, чем мы его знаем сегодня - безжизненной пустыней. Что же случилось? Очередная катастрофа. И тоже какой-нибудь блуждающий в просторах космоса кусок камня размером 1/4 часть Луны вписался в нашего красного друга. Прекратилась вся геотектоника, следом исчезли магнитные полюса, часть атмосферы ушло в открытый космос, а океан частью испарился, а частью замерз на географических полюсах. Всё, фенито.
И вот тут подходим к самому интересному - с Землей могло случиться все тоже самое. Да и собственно, вероятно и случилось. Гуляла Гея по своей орбите, никого ни трогала. Нежданно-негаданно появился болид или даже планетезималь, которая условно называется Тея. С грохотом обрушилась она на Гею, практически полностью уничтожив уже народившийся ландшафт. Выброшенный материал превратился в аккреционный диск, в котором стала формироваться наша спутница - Луна. А Гея теперь стала полноценной Землей. И не умереть нашей планете позволила только чистая математика и физика. Обратимся к ней.
Чистая математика Земли.
Нижесказанное будет относиться к геологии, но может быть применено к любой области знаний. Чтоб воспринимать дальнейшее нужно условиться (хотя бы сделать вид), что арифметика, евклидова геометрия, физика/химия за 7-9 класс школы нами принимаются как реальность, не требующая доказательств. И, да! – Землю будем считать шарообразной (геоидной) – иначе не интересно. Логика тоже будет использоваться, даже если это оскорбит её противников.
Да, сейчас пойдет немного математики. Я ее тоже не очень люблю, но отдам дань уважения – без нее нельзя! По этому сейчас, наверное, будет немного сложно.
При первом рассмотрении можно считать Землю однородным шаром массой M = 6*1027 г и радиусом R = 6,37*108 см. Тогда энергия, необходимая для удаления единичной массы с поверхности Земли, на бесконечность (гравитационный потенциал на поверхности Земли) будет равна: Ug = гравитационная постоянная (G) помноженная на массу планеты (M) и полученный результат делим на радиус Земли (R). Получаем число 6,28 помножить на 10 в 11 степени эрг/г.
Это даёт нам многое для дальнейших рассуждений. Например, понимание того, почему атмосфера Земли именно такова по толщине и составу. Любой объект, обладающий энергией больше Ug может удалиться навсегда от Земли. Для этого ему надо набрать т.н. вторую (именно вторую: он же далеко летит — на бесконечность) космическую скорость (около 11км/с) для нашей планеты. Скорость молекул зависит от температуры газа и от массы самих молекул. Молекулы лёгких газов – водород, гелий уносятся быстро, тогда как тяжёлые молекулы азота и кислорода уносятся в космос значительно медленней. Таким образом потенциал силы тяжести (размеры и масса планеты), а также расстояние от Солнца (количество энергии, получаемое Землёй) накладывают ограничения на химический состав атмосферы.
При аккреции Земли и дальнейшей гравитационной дифференциации (расслоении под действием силы тяжести) получаем столько энергии, что если её взять разом, можно полностью испарить несколько таких планет как наша. Энергия получается по тому же принципу, что мы рассчитывали гравитационный потенциал – только там тратим энергию, чтоб удалить массу, а тут получаем энергию при присоединении массы. Этой энергии в виде тепла вполне хватает, чтоб обеспечить всю планетную динамику и эволюцию на долгие-долгие годы вперёд.
Чтоб узнать о свойствах Земли на глубине используют сейсмические (ударные) волны от взрывов (лучше всего подземных ядерных) или землетрясений.
Волны в толще планеты попадая на границы областей с разной плотностью отражаются, преломляются, рассеиваются и поглощаются. Детекторы на поверхности Земли фиксируют то, что прошло насквозь или отразилось обратно и в стороны. Обрабатывая показания детекторов со всего глобуса и осмысливая их, получаем картину внутреннего строения Земли.
Обратите внимание: поперечные волны (это как рябь на пруду) гаснут на краю земного ядра. Это однозначно говорит о том, что ядро жидкое (расплавленное). Продольные волны (по сути звуковые в них частицы колеблются вдоль оси распространения) могут распространяться в жидкости, чем они и занимаются на картинке. Продольная волна, проходящая жидкое ядро не под прямым углом изгибается, что говорит нам о присутствии там ещё одной границы – внутреннего твёрдого ядра.
И пусть любители полой Земли рыдают горькими слезами. Откуда мы знаем о строении Земли, если мы пробурили только 12 км в глубь? А необязательно что-то где-то бурить, когда есть ядерный заряд. Ну и когда ты знаешь физические свойства жидких или вязких веществ. Вопрос о «полой» Земле закрыт.
Как известно Земля у нас на полюсах чуть-чуть сплюснута. Сплюснутость у нас 1: 298,25 что немного меньше, чем если бы Земля реагировала на центробежные силы как жидкость – было бы 1:300. Это становится понятным, если принять во внимание, что Земля ведёт себя как очень тягучая жидкость и в прошлом вращалась быстрее, а сейчас просто не успела принять положенную форму.
О более быстром вращении Земли нам явно говорит наблюдаемое отдаление Луны от нас. Если совсем просто – в системе Земля-Луна за счёт приливных взаимодействий Луна отбирает энергию вращения Земли и тратит её на удаление от нас. Помните удар Теи с Геей. Выброс земного материала и формирование Луны. Вот оно! Это становится невероятно интересно, когда прокручиваешь картинку удаления только-что сформировавшейся Луны в обратном направлении.
Это запаздывание в изменении формы Земли позволяет прикинуть вязкость основной части планеты. Получится что-то вроде 1026 см2/с– это ну очень твёрдая и совсем не текучая штука, если по ней стучать. Но если сильно давить пару сотен миллионов лет, то получится вполне себе жидкость.
И да, про «вязкость» надо уточнить. В геологии есть такое понятие и оно применяется даже к твердым веществам, таким как минералы и горные породы, из минералов состоящие. Просто есть вещества очень вязкие – вода в жидкой форме, магма, нефть. А есть вещества слабо вязкие – гранит, мрамор, алмаз и т.д. Этот же термин можно применить и даже к деревянному письменному столу, ноутбуку, кирпичу, стеклу и т.д. Под действием определенных физических условий «вязкость» может меняться. Вода при минусовой температуре вязкость теряет, превращаясь в лед. А стекло при очень высокой температуре приобретает более сильную вязкость, плавится. Так это работает и в целом на всю планету. Была Земля более нагретая – имела большую вязкость, при остывании, соответственно, ее частично потеряла.
До 1905 года геологов вполне устраивал вариант, что Земля имеет возраст 20-100 миллионов лет. Да, это не шутка. Это была вполне научная концепция. Креационисты уже тогда начинали тихо ворчать под нос, но такую цифру, как определенную условность – терпели. Предполагалось, что именно за такой интервал времени могли отложиться все осадки общей геологической колонки и накопиться в изначально пресном океане (и это тоже было вполне научно, до определенного времени) современное количество растворенных в морской воде солей. Это очень расстраивало Дарвина и его последователей, ибо по их прикидкам этого категорически не хватало для развития современных видов. Они полагали, что сложность и разнообразие жизни можно объяснить, лишь допустив, что ее эволюция осуществлялась не менее чем в течение 200 миллионов лет (а лучше побольше).
Чтоб они не грустили, в 1905 г. Резерфорд установил соотношения между радиоактивностью и атомным распадом. Это позволило разработать методы радиометрического определения абсолютного возраста в геологии.
Радиоактивный атом распадается и испускает радиацию (излучение) в совершенно случайный момент, но кусок радиоактивного вещества из огромного количества атомов ведёт себя вполне предсказуемо (спасибо точным наукам математической статистике и теории вероятности). А время, за которое половина атомов распадётся (период полураспада), строго фиксировано и известно.
Креационисты часто любят приводить в пример полураспад Урана (U) 235 – у которого время этого полураспада 700 миллионов лет. Причем они игнорируют количество нулей, «обнуляя» его до 7000 лет. Зачем. не знаю! Но это еще не все. Креационисты наглухо и упорото игнорируют Уран 238 – у которого период полураспада 4,5 миллиарда лет. Да, это именно тот самый элемент, который является свидетелем «сотворения» Земли в самом начале времен. Помните я говорил о появлении в космосе никеля, железа и урана при сильном радиоактивном излучении молодого Солнца? По сути основных строителей будущих планет.
Вариантов этих методов много: сравнивают количество и соотношение разных элементов и их изотопов, полученных из разных горных пород.
Довольно быстро выяснили, что на земной поверхности присутствуют минералы возрастом не менее 3,5 миллиардов лет.
Когда плотно разобрались в возможностях радиоизотопных методов, собрали данные по соотношению того вещества, что делает радиоактивный распад и того, что от него получается, посмотрели на это в метеоритах и в породах земной коры, а позже и в образцах с других планет стало ясно что:
- Земля, метеориты, другие планеты и Солнце образовались из одного общего месива (протопланетный диск). Земля обирая вещество из первоначальной разрозненной каши могла быть только однородной. При расслоении выделяется гравитационная энергия в виде тепла и её много.
- Земля и остальная солнечная система образовались, как обособленные тела, примерно в одно время
- Было это около 4,5 миллиардов лет назад
Теперь мы видим, что поле для фантазии у креационистов и прочих выдумщиков сильно ограничено рамками жестокой математики и бессердечной физики. Никакой пощады мифам древних египтян, иудеев и греков. Но с другой стороны, используя разум, любопытство и всякие лайфхаки, о которых я говорил выше, можно раскручивать мощнейшие детективные сюжеты: раскурочив молотком несколько камней и послушав писк пары забавных приборов, узнать о трудном жизненном пути целой планеты!
Если понравилась статья - ставьте пальчик вверх! Подписывайтесь на канал. И жмите на колокольчик на главной странице Канала. Пишите комментарии кто и что думает. Все большое спасибо. Скоро будут новые статьи.