Солнечная система

Правда, вызывает разногласия происхождение такой туманности: со времен Канта (Immanuel Kant, 1724-1804) и Лапласа (Pierre-Simon, marquis de Laplace, 1749-1827) считалось, что Солнце и планеты были образованы из одного и того же облака. Однако различный их состав, а главное, несоответствие массы Солнца и планет и количества их движения противоречит такой гипотезе. Шмидт выдвинул "гипотезу з

ахвата", согласно которой Солнце "ворует" вещество для протопланетного облака во время встречи с галактической темной туманностью, состоящей из пыли или метеоритов.

Но открытия второй половины ХХ века заставили уточнить эту гипотезу. По самым последним данным, Солнечная система появилась в результате воздействия звёздного ветра, исходящего от массивной звезды, а, например, не от газопылевого облака взорвавшейся соседней сверхновой. На таком выводе настаивает Мартин Бидзарро (Martin Bizzarro) из университета Копенгагена (University of Copenhagen) после проведения анализа изотопного состава нескольких метеоритов (в частности, содержания в них железа-60 и алюминия-26), образовавшихся в разные периоды формирования нашей системы.

По образовавшемуся протопланетному диску бегут звуковые волны - это следующий этап эволюции Солнечной системы. Из-за них в диске возникают сгущения, постепенно они уплотняются и превращаются в рой твердых тел - планетезималей, которые впоследствии послужили строительным материалом для планет. Самые крупные планетезимали становились их "зародышами". Система формировалась довольно быстро, причем из-за особенностей гравитационного взаимодействия скорость формирования планет почти не зависела от расстояния до Солнца: близкая к нему Земля нарастила 98% своей массы за 108 лет, а более удаленные Уран и Нептун - за 109.

Эволюция гигантских Юпитера и Сатурна, содержащих в себе 82% массы всех планет, отличается от остальных: скорее всего, их рост шел в два этапа. Сначала шла аккумуляция ядер планет из твердых частиц - как у планет земной группы, а затем аккреция (присоединение) газа. Юпитер рос довольно быстро - 107 лет - он успел быстро поглотить газы из допланетного диска до того, как ультрафиолетовое и корпускулярное излучение Солнца рассеяло их в пространстве. Кроме того, как раз на расстоянии орбиты Юпитера (5,2 а. е) в диске находился фронт конденсации водяного льда - именно из-за конденсации льдов воды и других летучих веществ рост планетезималей в районе Юпитера мог опережать рост более близких к Солнцу тел.

С быстрым ростом крупного Юпитера связана ещё одна любопытная особенность. Как известно, между орбитами Марса и Юпитера расположено много астероидов и других небольших тел, обращающихся вокруг Солнца на том расстоянии, где должна была бы находиться большая планета, согласно правилу Тициуса-Боде. Эти факты привели к появлению гипотезе о Фаэтоне - планете, якобы существовавшей между Юпитером и Марсом и разрушенной в результате столкновения с неким астрономическим телом или от гравитационного воздействия самого Юпитера. Гипотеза эта, однако, не только не подтвердилась, но была заменена на обратную: не планета была раздроблена гравитационным полем Юпитера, а, наоборот, астероиды не смогли сформироваться в единую планету (сам Шмидт писал об этом ещё в 1954 году). Формированию препятствовали возмущения Юпитера и других крупных тел из зоны питания, а также увеличение хаотических скоростей планетезималей, которые, залетая в зону астероидов и будучи крупнее последних, выталкивали их и создавали возмущения, тем самым замедляя их рост. [4]

Возвращаясь к Земле, надо заметить, что её рост (как и рост остальных планет земной группы) в основном проходил уже при отсутствии газа протопланетного облака, а атмосфера и гидросфера выделялись при дегазации первоначально твердых планетезималей, которые попадали на нее с периферии Солнечной системы.

Многолетние геологические исследования показывают: Земля никак не могла образоваться из раскаленного газового сгустка и никогда не была расплавленной. В своей "юности" она, сформировавшись из холодных планетезималей, была холодной. Один из современных последователей Шмидта астрогеофизик Виктор Сергеевич Сафронов (1917-1999) привел доказательства тому, что она также была однородной по составу и тектонически пассивной планетой. Изучение дальнейшей истории Земли как астрономического тела тесно связано, как ни странно на первый взгляд, с изучением её геологии и геохимии. [5]

Сафронов утверждал, что впервые плавление земных недр на уровне верхней мантии произошло под влиянием лунных приливов и распада радиоактивных элементов только через 600 млн. лет после образования Земли. Более того, этот момент он связывает с началом базальтового магматизма на Луне около 4 млрд. лет назад и появлением наидревнейших пород земной коры около 3,8 млрд. лет назад. Тогда же началось и разделение земного вещества по плотности; выделялось железо и его оксиды, образовавшие позже земное ядро. Ядро обособилось только в самом конце архея (около 2,6 млрд. лет назад), но процесс выделения земного ядра продолжается и в настоящее время.

Нагревание Земли происходило не в последнюю очередь и из-за ударов крупных планетезималей, энергия которых частично накапливалась на глубине ударных кратеров, а также от тепла радиоактивных источников и сжатия недр под давлением вышележащих слоев.

Эволюцию Земли невозможно рассматривать без её спутника - Луны. Существует несколько гипотез возникновения и эволюции Луны - в частности, гипотеза мегаимпакта, согласно которой околоземный диск образовался при столкновении Земли с крупным допланетным телом, в 1,5-2 раза более массивным, чем Марс.

Согласно другой теории, Луна образовалась за счет разрушения расплавленной и прошедшей полную дифференциацию (в отличие от холодной Земли) более массивной планеты, условно названной Протолуной (вероятнее всего, Протолуна была захвачена растущей Землей с соседней ближайшей орбиты протопланетного диска).

Протолуна, в отличие от Земли, расплавилась в процессе своего образования. Если бы то же произошло с Землей, у нее сформировалось бы металлическое ядро и мощная кора, состоящая из анортозита - кристаллически-зернистой породы. В нее перешла бы большая часть радиоактивных элементов, тем самым лишив Землю источника внутреннего тепла. В результате этого Земля, подобно Луне, превратилась бы в тектонически мертвую планету. Кроме того, при плавлении Земли произошла бы быстрая и полная дегазация её недр с образованием плотной углекислотной атмосферы с давлением около 100 атмосфер, и, как следствие - необратимый парниковый эффект со средними температурами в 550-600 °C, отсутствием воды в жидкой фазе и, следовательно, жизни в нашем понимании (то есть, Земля была бы очень похожа на современную Венеру).

Подобные предположения лишний раз доказывают, что даже небольшое отклонение в развитии Земли как планеты привело бы к тому, что органическая жизнь на ней могла бы и не появиться.

Однако какими бы ни были гипотезы возникновения Луны, влияние её на земную жизнь неоспоримо. Взаимодействие же в системе Земля-Луна в ранние геологические эпохи было значительно более сильным. Сафронов в своих исследованиях даже высчитывает время тектономагматической активности Земли по возрасту лунных пород.

 Скачать реферат