5.2.1 Планеты земной группы (внутренние планеты Солнечной системы)

Меркурий

Ближайшая к Солнцу планета. Имеет наибольшую среднюю плотность вещества из всех планет земной группы. Полный оборот планета совершает за 88 суток. Из-за близости к Солнцу Меркурий долго оставался малоизученной планетой. В 1965 году, благодаря применению радиолокации, был измерен период вращения Меркурия вокруг оси, оказавшийся равным 58,65 суток. Солнечные сутки на Меркурии продолжаются 176 дней. Отражательная способность поверхности планеты очень мала и составляет 0,07. Температура освещенной солнцем стороны 620°К, а температура ночного полушария 110°К. Причина низкого альбедо поверхности связана с наличием пород типа лунного реголита.

Поверхность планеты сильно кратерирована. Метеоритные кратеры разных размеров в поперечнике и очень похожи на лунные. Имеются овальные равнины, получившие название бассейнов. Наибольший из них – Калорис – имеет диаметр 1300 км. Наличие темного вещества в бассейнах и заполненных лавой кратерах свидетельствует о том, что в начальный период своей истории планета испытала внутренний разогрев, за которым последовали несколько эпох интенсивного вулканизма.

Атмосфера Меркурия весьма разрежена по сравнению с земной атмосферой. По данным американской станции «Маринер-10» ее плотность не превосходит плотности земной атмосферы на высоте 620 км. В составе атмосферы обнаружено небольшое количество водорода, гелия, кислорода, аргона, неона.

Обнаружено слабое магнитное поле Меркурия, напряженность которого меньше, чем у Земли, но больше, чем у Марса.

Средняя плотность планеты выше лунной и составляет 5,4 г/см³, то есть, почти равна средней плотности Земли. Ядро Меркурия на 50 % сложено железом с примесью никеля.

Венера

Вторая от Солнца и ближайшая к Земле планета, близкая к ней по размеру. Период вращения Венеры долго не удавалось определить из-за плотной и непрозрачной атмосферы. Только с помощью радиолокации было установлено, что он равен 243,2 суток. Причем Венера вращается в обратную сторону по сравнению с Землей и другими планетами.

Существование атмосферы на Венеры было обнаружено в 1761 году М.В.Ломоносовым при наблюдении прохождения ее по диску Солнца. По данным советских автоматических станций «Венера» атмосфера ее состоит в основном из углекислого газа (97 %), 2 % азота и инертных газов, не более 0,1 % кислорода, сернистого газа, незначительного количества окиси углерода, хлористого водорода, фтористого водорода, 0,1 % водяного пара. Углекислый газ и пары воды создают в атмосфере Венеры парниковый эффект, приводящий к сильному разогреву поверхности планеты до температуры почти + 470° С.

Облачный покров Венеры расположен на высотах 48 – 68 км. По плотности напоминает легкий туман. Облака состоят из капелек водного раствора серной кислоты. Освещенность поверхности Венеры примерно такова, как на Земле в пасмурный день. Давление на поверхности планеты составляет 60 – 95 земных атмосфер или 9,5 Мпа. Плотность газа в 70 раз больше плотности в земной атмосфере.

По данным радиолокации советских космических аппаратов и американского «Магеллана» впервые удалось заглянуть под облачный покров планеты и обнаружить удивительные формы поверхности Венеры. Под влиянием мощной атмосферы ее поверхность представлена блинообразными вулканами, сетью разломов, загадочным лавовым потоком длиной около 6800 км и своеобразной вершиной Гула, также представляющей застывший вулкан. Поперечник этой горы составляет несколько сотен км, а высота всего 3 км.

Поверхность Венеры преимущественно равнинная. Перепад высот 1 – 2 км. 8 % территории представляют собой горные ландшафты. Наиболее крупная система – Земля Иштар с горой Максвелл (высотой до 12 км) в северном полушарии и Земля Афродиты вблизи экватора.

По данным советской автоматической межпланетной станции «Венера-8» радиоактивность пород Венеры в среднем близка к гранодиоритам Земли. Состав пород в районах посадки станций близок к земным габбро-базальтам.

Завершение формирования ядра у Венеры, видимо, совпало с образованием плотной атмосферы, состоящей в основном из углекислого газа. Соотношение массы ядра и силикатной части Венеры близко 1/3 : 2/3. Мощное влияние парникового эффекта разогрело поверхность планеты до температуры + 430 – 500°С, а более низкая концентрация связанной воды в силикатной ее части не позволили сформировать гидросферу на Венере. Миллиарды лет, после образования ядра, Венера окутана непрозрачной атмосферой, так и не породив жизнь. Хотя признаки геологической жизни в структуре ее коры установлены результатами космических исследований.

Химический состав поверхности Венеры изучен на основе исследований автоматических межпланетный станций «Венера-13, 14», «Вега-2».

Земля

Земля имеет массу 5,976∙10²⁴ кг, объем 1,083∙10¹²км³ , средней радиус 6371 км, экваториальный радиус 6378,16 км, полярный радиус 6356,777 км. Средняя плотность Земли 5,518 г/см³. Площадь поверхности 510,2 млн.км². Обладает магнитным полем. Давление в центре Земли 3,6∙10¹¹Па, плотность около 12,5∙10³ кг/м³, температура 5000 – 6000К. Период обращения по орбите составляет 365,256 земных суток или 1 год. Средняя скорость движения по орбите - 29,8 км/с. Период вращения вокруг оси - звездные сутки - 23h56m4,099s. Наклон земного экватора к орбите составляет 23°27’ и обеспечивает смену времен года. Сплюснутость Земли с полюсов объясняется её вращением. Ускорение свободного падения на поверхности в среднем составляет, g = 9,78 м/с²: у полюсов ускорение больше, на экваторе меньше. Форма Земли – геоид (двухосный эллипсоид вращения).

Площадь Мирового океана 361,1 млн км² (2/3 поверхности суши), площадь суши 149,1 млн км². Объем воды Мирового океана составляет 1370 млн. км³. Масса атмосферы 5,15 ·10¹⁵ т состоит на 78,1 % из азота, 21% из кислорода, 0,93% из аргона. Остальные газы представлены парами воды, углекислого газа (0,034%).

Максимальная температура поверхности суши +57,5 ºС, минимальная минус – 85 ºС (внутренние районы Антарктиды) и максимальная до +70°C (Западная Сахара). Средняя температура поверхности Земли плюс 12°C. Средняя температура поверхности океана плюс 14,75°C.

Площадь ледников на Северном полюсе в июле в среднем составила 3,4 млн квадратных морских миль, что на 12,7% меньше, чем в период с 1979 по 2000 годы. Это результаты глобального потепления.

Источником энергии в недрах Земли является гравитация, приливные возмущения спутника Луны, энергия радиоактивного распада.

По имеющимся представлениям, Земля, как небесное тело, сформировалось из газово-пылевой туманности. Посредством гравитационного сжатия создавалась твердая поверхность Протоземли 4,6 млрд. лет назад. В результате длительной бомбардировки метеоритами, планетеземалиями, поверхность Земли и остальных планет земной группы была кратерирована. Сегодня кратеры сохранились в основном на планетах, где практически нет (Меркурии, Луне), частично на Марсе и его спутниках, спутниках Юпитера. На Земле и Венере, а также на Марсе большая часть кратеров не сохранилась ввиду наличия процессов длительного выветривания. Кратерирование поверхностей планет закончилось около 3,5 млрд. лет назад.

Рис. 5.2.1-1. Схема внутреннего строения Земли

Породы на поверхности Земли образовались при температурах ниже точки плавления составляющих ее материалов (силикатов). Затем начался быстрый ее нагрев под ударами метеоритов и сильной радиоактивности за счет распада ⁴⁰К, урана и тория. Радиоактивность была связана как с более высокими концентрациями ныне сохранившихся радиоактивных изотопов, так и с вымершими изотопами, имевшими малый период полураспада. С этим нагревом, а также нагревом за счет кинетической энергии соударения лавины планетеземалий и метеоритных потоков с поверхностью Земли, была связана химическая дифференциация планеты на оболочки разного состава (рис 5.2.1-1, 5.2.1-2, 5.2.1-3).

Формирование металлического ядра Земли по Г. К. Юрии (1893 – 1981) возможно было связано как с первоначальной аккумуляцией протопланетного материала, содержащего частицы железа, так и с последующим стеканием выплавленного железа протокоры к центру планеты за счет гравитации. Однако до сих пор не ясно, какая энергии поддерживает внешнее ядро сохранять жидкое состояние. Не совсем ясен и точный состав центрального ядра Земли.

Большинство научных представлений о процессах, проходящих в недрах нашей планеты, основана на моделях теплопередачи. Существуют три основных механизма, с помощью которых тепло переносится в недрах Земли. Это теплопроводность – передача тепла от одного материала к другому или от одной области другой. Излучение, представляющее собой передачу энергии с помощью инфракрасных лучей. Конвекция – это перемещение нагретого вещества.

Геофизики А.Гончаров и В. Стружкин из института Карнеги сжимали кристаллы магнезита (это один из наиболее распространенных минералов в нижней мантии), используя алмазную наковальню – специальную камеру с двумя искусственными алмазами, с помощью которой можно создавать огромные давления. Затем ученые просвечивали кристаллы и измеряли длины волн на выходе. Оказалось, что сжатые кристаллы поглощают

большую часть излучения в инфракрасном диапазоне. Другими словами, Так как не способен хорошо проводить тепло при высоких давлениях, минерал может образовывать изолирующие области вокруг большей части земного ядра. Если это действительно так, то излучение не участвует в отводе тепла от ядра, и значит, главную роль в этом процессе играют теплопроводность и конвекция.

Мантия — геосфера, расположенная непосредственно под корой, но выше ядра Земли. В мантии находится большая часть вещества Земли. Мантия есть и на других планетах земной группы и. видимо, аналогичного состава. Земная мантия простирается до глубины 2900 км. Границей между корой и мантией служит поверхность Мохоровичича или, сокращенно, Мохо. На ней происходит резкое увеличение сейсмических скоростей — от 7 до 8—8,2 км/с. Находится эта граница на глубине от 7 км под океанами до 70 км под складчатыми поясами. Мантия Земли подразделяется на верхнюю и нижнюю мантию. Границей между этими геосферами служит слой Голицына, располагающийся на глубине около 670 км.

Ядро Земли — центральная часть планеты, находящаяся под мантией Земли и, предположительно, состоящая из железо-никелевого сплава (96%) с примесью других сидерофильных элементов (Со), включая незначительную часть сульфидов и силикатов (до 4%) . Глубина залегания — 2900 км. Разделяется на твердое внутреннее ядро радиусом около 1300 км и жидкое внешнее ядро радиусом около 2200 км, между которыми иногда выделяется переходная зона до 400 км. Масса ядра — 1,932·10²⁴ кг. Известно о ядре очень мало — вся информация получена косвенными геофизическими или геохимическими методами (на основе изучения метеоритов), и образцы вещества ядра не доступны для изучения и вряд ли они будут получены исследователями в обозримом будущем.

Из всей массы Земли кора составляет менее 1 %, мантия - около 65 %, ядро - 34 %.

В смеси вещества первичной мантии Земли, сразу после её образования при прогрессивном прогреве, первым плавилось железо, затем силикаты. Примесь сернистого железа облегчала плавление железа в целом. В каком-то горизонте первичной силикатной мантии возник мощный слой расплавленного сернистого железа с неустойчивым положением, в связи с его неоднородностью и высокой относительной плотностью. Поэтому незначительное утолщение этого слоя в каком-то месте, возможно при влиянии приливных гравитационных возмущений со стороны Луны, увеличивало давление на нижележащие слои. Это и привело к стеканию сульфидно-железной, с примесью силикатного материала расплавленной массы в центр Земли. Таким способом, возможно, завершилось формирование железного ядра нашей планеты.

Рис. 5.2.1-2. Относительное соотношение и примерный состав оболочек Земли (пояснения в таблице 5.2.1-1)

Оценку возраста Земли учёные дали по результатам свинцово-изотопных определений и она оказалась равной 4,6 млрд.лет. Российские геохимики решили применить новый метод изотопного анализа, основанный на сравнительно коротко живущих изотопах гафния и вольфрама. Ученые анализировали земные образцы, каменные и железные метеориты, а также лунный грунт. В результате уточнили возраст Земли. Полученные промежуточные результаты таковы: если ядро Земли сформировалось мгновенно по «катастрофической» модели (такое возможно, если Земля какое-то время существовала в расплавленном виде), то произошло это через 36 млн. лет после формирования Земли и Солнечной системы. Временем рождения Земли ученые сегодня считают 4,567 млрд. лет назад. Если же процесс образования ядра был растянут по времени (ядро сравнительно быстро формировалось, а потом процесс формирования экспоненциально затухал), то оно возникло примерно через 80 млн. лет после образования Земли.

Погружение огромных тяжелых масс расплавленного железа с примесью серы вытеснило более легкие пластичные силикатные массы вверх, как предполагается, в области современного положения Тихого океана. Эти силикатные массы при последующем плавлении в верхних горизонтах мантии выделили наиболее легкоплавкие вещества совместно с парами воды и другими газами, которые в процессе вулканизма сформировали первичную алюмосиликатную кору, первичную атмосферу, обогащенную СО² и протоокеан (табл. 5.2.1-1, 5.2.1-2, 5.2-4) .

Оболочка	Интервал глубин, км	Интервал плотности, г/см³	Доля от объема Земли, %	Масса
Оболочка	Интервал глубин, км	Интервал плотности, г/см³	Доля от объема Земли, %	10²⁵ г	%
Кора (А)	0 – 45	2.7-3.0	1.55	62510.4	0.8
Кора (B)	45 – 400	3.32–3.65	16.67	62510.4	0.8
Мантия (С)	400-1000	3.65-4.68	21.31	98	16.4
Мантия (D)	1000-2900	4.68-5.69	44.28	245	41
Ядро (Е)	2900-5000	9.40-11.5
Ядро (F)	5000-5100	11.5-12.0	15.6	188	31.5
Ядро (G)	5100-6371	12.0-12.3

Таблица 5.2.1-1

Близость химического состава материала планет земной группы на момент свидетельствует о единстве первоначального состава материала, дифференцированного относительно Солнца по летучести и плотности и близости процессов их формирования. Однако позже на Земле были созданы условия, несколько отличные от тех, которые существовали на остальных планетах земной группы. И эти условия связаны с формированием атмосферы, гидросферы и жизни.

После образования ядра Земли начинает изменяться состав ее атмосферы. Огромные массы углекислого, угарного, сернистого газа, газов, содержащих водород, метан, оксиды азота и др. в условиях высокой температуры формировали восстановительную среду на поверхности Земли. Эта весьма агрессивная среда состояла из смеси угольной, серной, азотной и других кислот. Она обусловила интенсивные химические процессы в ранней истории Земли, что привело к последующей химической дезинтеграции пород и минералов. Позднее это привело к формированию примитивной земной коры на рубеже около 4,3 млрд. лет.

С появлением воды значительный объем углекислого газа изымался из атмосферы и сосредотачивался в форме карбонатных отложений с возрастом 3,5 – 2,6 млрд. лет химической и биологической природы. Другая часть углекислого газа была вовлечена в фотосинтез зелеными растениями.

Самые ранние стадии развития Земли до сих пор не расшифрованы в каменной летописи геологической истории. Даже самые древние породы, возраст которых насчитывает чуть больше 4 млрд. лет оказались под влиянием более поздних геологических событий, проявившихся после формирования самой планеты. Образование алюмосиликатной коры океанического и континентального типов относится к еще более поздним событиям, связанным с физико-химическими процессами в самой мантии и появлением биосферы.

Земная кора (мощностью до 45 – 100 км) представлена осадочными, метаморфическими и магматическими образованиями, которые сформировались в ходе эволюции земного вещества на протяжении 3,5 миллиарда лет. Состав земной коры довольно хорошо изучен в горно-складчатых областях, кроме глубинных ее частей, скрытых от прямого наблюдения.

В целом земная кора отвечает базальтово-гранитному составу (рис. 5.2.1-2). При этом породы типа гранитов не установлены ни на одной из планет Солнечной системы. Это особая принадлежность эволюции земной коры, которая является следствием химической дифференциации примитивных по составу протобазальтов. Однако состав земной коры различен под материками и под океанами. Если в составе континентальной коры встречаются метаморфические образования глубокой степени переработки древнейших осадочных, магматических пород, а также континентальные базальты и гранитоиды, то кора, расположенная под океанами, преимущественно сложена базальтами океанического типа. Здесь отсутствует гранитный слой, поэтому океаническая кора в 5 – 10 раз тоньше континентальной и ее мощность варьирует в пределах 6 – 10 км.

Средний химический состав земной коры и коры планет земной группы,(%).

Состав	Венера	Земля	Луна	Марс	Метеориты
O	43.2	46.60	40.45	43.22	32.30
Si	21.04	27.72	19.26	20.86	16.3
Al	8.36	8.13	5.16	3.01	1.38
Fe	7.4	5.00	14.17	12.74	28.80
Mg	6.84	2.09	4.1	4.98	12.30
Ca	5.07	3.63	8.78	4.0	1.33
Na	<1,0	2.83	0.32	<1,0	0.60
K	3.32	2.59	0.05	0.08	0.15
S	0.65	0.047	0.19	3.08	2.12
Ni		0.0058			1.57
Cr		0.0083	0.18		0.34
Mn	0.15	0.09	0.22		0.21
Ti	0.95	0.6	6.1	0.48	0.13
Co		0.0018			0.12
P		0.08			0.11
Cl				0.7

Таблица 5.2.1-2

Из вышеприведенной таблицы 5.2.1-2 видна химическая дифференциация вещества относительно среднего состава метеоритов (располагающиеся между орбитой Марса и Юпитера) с одной стороны, а с другой – в направлении от Венеры к Марсу.

Образование современной по составу земной коры произошло за счет верхней мантии. Поэтому этот слой иногда называют «истощенной» мантией. Геологи не располагают прямыми данными о ее составе, т.к. самые глубокие скважины сегодня едва достигают глубины 13 км. Однако по косвенным данным, а также по обломкам пород, вынесенным глубинными магматическими образованиями в область земной коры, собранным драгами на дне Тихого и Атлантического океанов, породы верхней мантии представляют собой силикатные образования типа дунит-перидотитового состава. Состоят в основном из оливина и пироксенов (железистых кальциево-магниевых силикатов). Предполагается, что нижняя мантия сложена горными породами близкими по своему составу к метеоритному веществу типа углистых хондритов. Однако прямых данных о ее составе нет.

До недавнего времени считалось. что мантия представляет собой однородную массу. А. Макнамара и Э. Гарнеро из колледжа исследований Земли и космоса при университете Аризоны, обобщив сейсмические и геохимические данные, пришли к выводу ¹, что в мантии происходят постоянные конвективные процессы перемешивания вещества, что сказывается в целом на характере процессов, происходящих внутри континентальных и океанических плит.

Макнамара и Гарнеро обнаружили, что в том регионах мантия характеризуется значительной неоднородностью. Особенно интересные процессы происходят в самых нижних нескольких десятках километров. Там в мантии существуют потоки вещества, которые ведут себя изолированно, независимо друг от друга, и хотя температура там очень большая (несколько тысяч градусов), они движутся очень медленно. Потоки в мантии (плюмы) влияют на возникновение так называемых горячих точек.

Исследование выявило, что в мантии в области под Тихим океаном, Атлантикой и Африкой резко отличаются по химическому составу от окружающего их вещества. Находясь под большим давлением, мантия теряет свойства твёрдого тела и обладает текучестью. Поэтому-то она и ведёт себя особенно необычно в самом низу, у ядра. Особенности динамики вещества в этих разнородных скоплениях важны для понимания не только изменений скорости сейсмических колебаний в мантии, но и перемещений тектонических плит, приводящих к землетрясениям и развитию земного рельефа — уточнили исследователи. Данные скопления сказываются на изменениях конвективной циркуляции в мантии. Потоки тепла, распространяющегося от ядра, движутся вдоль “стенок” этих скоплений, за счёт чего и возникают плюмы, которые сформировали такие геологические диковины, как Гавайи, Галапагосы и Исландия.

Также предполагается, что внешнее жидкое ядро состоит в основном из расплава железа с примесью никеля и сульфидной серы. Твёрдая часть земного ядра имеет аналогичный состав. О его составе ядра косвенно можно судить по составу метеоритов, выпадающих на Землю, где кроме каменных имеются железо-каменные и железные метеориты с примесью никеля, кобальта, сульфидов и незначительного количества силикатов.

Как полагают геологи и геохимики, в целом Земля могла образоваться ² из смеси, состоящей на 40 % из материала типа углистых хондритов, 50 % обычных хондритов и 10 % железных метеоритов.

Таким образом, зональное оболочечное строение Земли, как и строение других внутренних планет Солнечной системы, является результатом как первичных условий ее формирования, так и последующих процессов химической дифференциации вещества. Однако самые верхние оболочки Земли – атмосфера, гидросфера, литосфера выступают как специфические продукты собственно геологического развития планеты. Подобных условий и продуктов образования с ними связанных нигде в Солнечной системе больше не было.

Земная и океаническая кора имеют различные мощности (рис. 5.2.1-3).

Рис.5.2.1-3 Строение земной коры под континентами и океаном. Цифры внутри рисунка обозначают плотность вещества в г/см³.

Магнитное и радиационное поле Земли

Вокруг Земли формируется радиационное поле (рис. 5.2-4). высокоэнергетические заряженные частицы космического и солнечного излучения захватываются геомагнитным полем (рис. 5.2-5) В результате формируется радиационный пояс Земли. Радиационный пояс состоит, главным образом, из электронов и протонов и простирается от расстояния несколько сотен км от поверхности Земли до до 7 – 10 радиусов Земли. Пояса радиации были открыты Ван Алленом в 1958 г с помощью детекторов, установленных на спутниках «Эксплорер-1» и Эксплорер-3».

Рис. 5.2.1-4. Распределение электронов в околоземном пространстве. Цифры обозначают расстояние в радиусах Земли. a и b – энергия электронов. Стрелкой показан фронт солнечной радиации. N и S – северный и южный магнитные полюсы Земли.

Магнитосфера Земли. Это область окружающего Землю космического пространства, физические процессы в которой зависят от напряженности геомагнитного поля. Магнитосфера начинается на высоте 100 км от поверхности Земли и простирается до магнитопаузы, за которой и начинается межпланетная среда. Магнитосфера Земли находится под влиянием солнечного ветра. Корпускулы солнечного ветра на расстоянии до 10 – 14 солнечного радиуса создают стоячую ударную волну, в которой упорядоченное движение частиц переходит в хаотичное тепловое движение. В результате образуется плазма, формирующая магнитопаузу, ограничивающую нейтральный слой мощностью 100 – 200 км.

Пространство между ударной волной и магнитопаузой называется переходным слоем (областью). В области магнитных полюсов появляются нейтральные точки, вокруг которых существуют воронкообразные области слабого магнитного поля, называемыми полярными каспами. Близкоэкваториальное поле Земли слегка сжато с дневной стороны, а с ночной вытянуто и переходит в хвост магнитосферы. По данным «Пионера-6» хвост магнитосферы сказывается еще на расстоянии до 800 земных радиусов. Магнитные силовые линии в хвосте не изгибаются плавно, а идут почти параллельно линии Земля-Солнце.

Рис. 5.2.1-5. Строение магнитосферы в плоскости линии: Солнце-Земля и геомагнитная ось ³.

Магнитосферу обычно уподобляют тороидальному полю («бублику») с замкнутыми силовыми линями. Энергетические частицы могут быть захвачены внутри тороидального поля, что приводит к образованию радиационного пояса. Открытые магнитные силовые линии не способны удерживать заряженные частицы.

При появлении солнечных вспышек возникают геомагнитные бури. Было установлено, что уменьшение напряженности геомагнитного поля во время главной фазы бури связано с полной энергией захвата частиц. Основная часть заряженных частиц, вызывающих расширение магнитосферы, состоит из протонов. Расширение начинается вначале на ночной стороне Земли. Возникающий в результате асимметричный выступ тороидальной области увеличивается за несколько часов, и затем распространяется по всей тороидальной области вне плазмопаузы в виде серии всплесков, каждый из которых связан с бурным взрывом авроральной активности, называемой полярной суббурей. В результате бомбардировки электорнами возникает свечение в полярных областях, вызывая эффект полярных сияний.

Между областями противоположной полярности существует нейтральный слой, лишенный поля, по обе стороны которого пространство заполнено горячей плазмой с температурой в миллионы градусов (электроны с энергией 100 – 500 эВ, протоны с энергией 1 – 5 кэВ), образующие плазменный слой. По уходящим в хвост магнитосферы силовым линиям в ночную часть полярной ионосферы попадают частицы плазменного хвоста магнитосферы, вызывая полярные сияния.

Напряженность магнитного поля постепенно уменьшается, образуя на некоторых расстояниях провалы.

В верхних слоях атмосферы Земли происходит диссипация водорода и гелия (Земля испускает частицы водорода и гелия).

Земля является не только источником магнитного, но и электромагнитного поля (от ультрафиолетовых электромагнитных волн до инфракрасного диапазона волн) и гравитационных полей, образуя сферу действия с Луной радиусом 3,14·10⁸ м, а с Солнцем – 9,3·10⁸ м. Радиус действия сферы Луны 6,6·10⁷ м.

Тектоника плит и история океанических бассейнов

Последовательная система взглядов на эволюцию земной коры включала гипотезу сжимающейся и расширяющейся Земли, гипотезу дрейфа континентов, конвективных течений и, наконец, гипотезу тектоники плит.

В 1912 году Альфред Лотар Вегенер заложил основы теории дрейфа континентов – первой гипотезы мобилизма. Основанием для разработки идеи движения материков послужило не только сходство очертаний материков, как частей расколовшегося когда-то единого существовавшего праматерика Пангеи, но и сходство их геологического строения, верхнепалеозойской флоры и фауны приатлантических континентов, особенно Африки и Южной Америки, следов пермо-карбонового оледенения Гондваны. Затем эта гипотеза усилиями многих ученых была модернизирована в современный вариант теории мобилизма и оформилась в новую глобальную тектонику. Однако идея дрейфа континентов будоражила воображение исследователей задолго до А.Вегенера.

Так, на неслучайность сходства западного берега Африки и восточного берега Южной Америки указывал философ Френсис Бэкон в своем сочинении «Новый органон» (1620 г), а Пласе (1658 г) высказал предположение, что Старый и Новый Свет разделились в результате всемирного потопа (эта точка зрения просуществовала до ХIХ столетия). В 1858 г итальянец Антонио Снидер-Пеллегрини обосновал идею об образовании Атлантики в результате раскола единого праматерика и раздвига его осколков сходством очертаний противоположных берегов Атлантики, а также ископаемых растений и месторождений угля в Европе и Америке.

Более или менее обоснованные представления о возможности дрейфа континентов связываются с именем Антуана Снайдера, который в том же 1958 году опубликовал карты, показывающие континенты в момент их смыкания, а затем в их современном положении. Таким образом, он пытался объяснить сходство залегания пластов каменного угля в Европе и Северной Америке и соответствие береговых линий по обе стороны Атлантики. Механизм и причины движения материков он не раскрывал.

Говард Бейкер в соответствии с идеей английского астронома Джорджа Дарвина нарисовал захватывающую картину раскола континентов путем воздействия приливных сил под влиянием эксцентриситета в орбите Земли и Венеры, которые когда-то вырвали часть земной коры на участке тихоокеанского бассейна, и из этого куска сформировалась Луна. Таким образом, единый когда-то протоконтинент раскололся, его части разошлись в стороны, а воды образовавшихся океанов были захвачены Землей при разрушении гипотетической планеты Фаэтон, ныне представленной Поясом Астероидов. Эта фантастическая гипотеза не получила широкого признания научной общественности.

В 1910 году гляциолог Ф.Б.Тейлор попытался увязать образование молодых горных систем, окаймляющих Тихий океан, с «раскрытием» дна Атлантического океана. Но, поскольку Тейлор ориентировался исключительно на максимальное проявление процессов горообразования в третичном периоде, амплитуда предполагаемого перемещения континентов оставалась в его работе невыясненной. Он ссылался на действие приливных сил Луны после ее захвата Землей в меловом периоде, чтобы обосновать перемещение континентов. Но в большинстве теоретических работ по геологии земного шара, относящихся к началу века, океаны рассматривались как места обрушения земной коры или проседания континентов. Поэтому на этом фоне была очень смелой гипотеза А.Вегенера, который на основе экстраполяции скудных данных о величинах силы тяжести в морях пришел к выводу, что дно океанов качественно должно отличаться от геологии континентов. При этом дно океанов должно быть устлано базальтами, из которых должны выступать менее плотные (гранитоидные) породы континентов. Этот вывод требовал совершенно различных механизмов образования как океанических бассейнов, так и материков.

Таким образом, идея о дрейфе континентов имела глубокие корни. И все же именно А.Вегенер научно обосновал не только саму идею перемещения материков, но и создал основы этой удивительной теории, которая пережила времена признания, скепсиса, забвения и нового возрождения.

Что же заставляет перемещаться материки? Каковы движущие силы этих процессов?

Идея А. Вегенера о движущих «полюсобежных» силах Этвеша оказалась недостаточной, чтобы объяснить движение материков, хотя их величины было вполне достаточно для перемещения магнитных полюсов Земли. Наиболее правдоподобными силами перемещения материков считаются силы конвективного течения в верхней мантии Земли, которые обосновал Артур Холмс в 1927 – 1929 гг. Он допускал, что конвективные потоки вещества приводят в движение внешнюю оболочку Земли толщиной 50 – 100 км. Эта концепция явилась крупным шагом вперед и, в общем, близка к современным представлениям.

Измерение силы тяжести на море пополнили океанологию данными, которые подтвердили концепцию А.Вегенера о качественном различии между океанами и континентами и свидетельствовали в пользу конвекционной гипотезы. Конвективная модель кажется более убедительной, чем механизм простого сжатия, поскольку не требует слишком больших различий в степени вязкости между литосферой и подстилающим субстратом.

Все из упомянутых гипотез – сжатия, расширения, дрейфа континентов – имели сторонников, обосновывавших свои предпочтения не столько фактами, которых было мало, сколько личными соображениями. При таком положении дел установить, какая из гипотез ближе всего отвечала истинным закономерностям эволюции земной коры, было невозможно. В этой связи Артур Холмс в 1953 г. сокрушенно писал: «Должен признаться, что, несмотря на все доводы «за», мне никогда не удавалось полностью освободиться от смутного предубеждения против гипотезы дрейфа континентов. Так сказать, своим геологическим нутром я чувствовал, что она фантастична. Но это не наука… При таком множестве сбивающих с толку противоречивых высказываний лучше всего следовать мудрому совету Дунбара, что не следует отвергать априори ни дрейф континентов, ни погружение широких мостов суши».

По мере выявления основных геологических особенностей различных районов мира становилось очевидным, что сильная тектоническая деятельность, сопровождающаяся складкообразованием горных систем, отмечалась в довольно узких подвижных поясах. Синхронные геологические пульсации складкообразования получили названия орогений (например, байкальской, каледонской, герцинской, альпийской складчатости). Причем отмечалось, что накопление осадочных и вулканогенных отложений и эпейрогенические движения (общие изменения относительно уровня мирового океана) занимают очень большой промежуток времени, а орогеническая деятельность протекает за значительно более короткий срок. При этом считалось, что сохранившиеся в деформированных орогенных поясах складки и надвиги обязаны своим происхождением главным образом силам сжатия. Их образование сопровождалось тепловыми явлениями, вызывавшими извержение вулканов, внедрение интрузий магматических пород в осадочные и вулканогенно-осадочные комплексы, метаморфизмом (преобразование осадочных и изверженных пород под влиянием температуры и давления). В 1840 году в Альпах были закартированы покровные надвиги (шарьяжи) и была выдвинута концепция тектонических покровов – огромных, в десятки километров длины, пластов горных пород, надвинутых на другие. Моделирование процесса «разворачивания» складок позволило установить, что в таком случае породы должны были бы занимать гораздо большее пространство на местности по сравнению с деформированными участками, которые они занимали в настоящее время. Это привело к представлению о постепенном сжатии земной коры. Так появилась гипотеза сжимающейся Земли. Уместно заметить, что геологи и геофизики разрабатывали концепцию в условиях изучения геологии материков и априорно считали, что такие же условия характерны для геологии дна океанов.

Эта гипотеза пользовалась достаточно большой популярностью среди геологов и геофизиков до тех пор, пока не появились новые данные по геологии океанического дна (Дрейк и др., 1882). Эти данные уже противоречили концепции сжимающейся Земли. Родилась противоположная концепция, базирующаяся на модели расширяющейся Земли.

Гипотеза тектоники плит базируется на способности литосферных плит скользить по глубинному астеносферному слою. В соответствии с концепцией астеносферы глубже литосферы находится некий слой (астеносфера), обеспечивающий возможность медленного перемещения по нему. Именно по этому механизму поверхность Земли приводится в состояние, близкое к гидростатическому равновесию.

Впервые подобная концепция была выдвинута в 1889 году, когда стало очевидно, что иначе не объяснить соответствующее результатам гравитационных измерений почти повсеместное изостатическое равновесие поверхности Земли. Известное подтверждение она получила в ходе исследований распространения внутренних волн от землетрясений, указывающих на наличие какого-то слоя на глубине 100 км, в котором сейсмические волны распространяются медленнее, чем в выше и ниже расположенных слоях. Исследование различий в характеристиках энерговыделения между мелкофокусными (0 – 70 км) и глубокофокусными (70 – 700 км) землетрясениями свидетельствовали о нарушении связи между литосферой и внутренней областью Земли. Последующие наблюдения показали, что сильные землетрясения могут быть частью единой тектонической системы, поверхность которой отличается наличием температурных аномалий и движений на глубинах предполагаемой границы между литосферой и астеносферой.

Гипотеза тектоники плит основывается на концепции расхождения литосферных плит вдоль осей срединно-океанических хребтов. В пользу этой концепции свидетельствует целый ряд исследований, в частности, анализ аномалий и сейсмических явлений.

В 50-е годы минувшего столетия были собраны многочисленные данные об остаточной намагниченности пород (палеомагнитные исследования) разного возраста с различных континентов. Они говорят о том, что в ходе геологической истории Земли континенты испытывали значительные смещения относительно магнитных полюсов. Кроме того, по сравнению с концом палеозоя (230 млн. лет тому назад), расположение континентов существенно изменилось. Однако интерпретация палеомагнитных данных была весьма противоречивой до выполнения магнитных измерений в океанах.

В результате магнитной съемки океанического дна у западных берегов Северной Америки была выявлена линейная (полосовая) структура магнитных аномалий, сохраняющихся на большой территории, но сдвинутых вдоль зоны разломов. Дальнейшие исследования магнитного поля в других частях океана показали, что линейная структура аномалий свойственна не только этому району, а обычна для всех океанических бассейнов. Объяснить это удалось только с привлечением других данных.

Еще в 1906 г. во Франции был обнаружен лавовый поток, частицы вещества которого обладали обратной намагниченностью, то есть магнитные силовые линии в них были направлены в противоположную сторону относительно современного магнитного поля. Со временем появились аналогичные данные и для других районов Земли, где в толще осадков было установлено несколько уровней смены вектора намагниченности пород. Так была обоснована возможность многократной инверсии магнитного поля Земли за последний отрезок в 3,5 млн. лет⁴.

Данные магнитных наблюдений на поперечных разрезах срединно-океанических хребтов указывали на одну общую особенность слагающих их пород. Аномалии по разные стороны от хребта были симметричными, а в соотношении их ширины во всех случаях отмечалась определенная закономерность. С точки зрения общего масштаба картина могла меняться, но соотношение в ширине аномалий оставалось одним и тем же. Также наблюдалось довольно точное соотношение между расстоянием по горизонтали, на котором отстояли определенные полосы магнитных аномалий от оси хребта и относительными моментами времени, соответствующими установленной шкале смена знака магнитного поля. То есть появилась возможность связать расстояния по горизонтали от оси хребта с временной шкалой, охватывающей миллионы лет. Отсюда Вайном и Метьюзом (английские геофизики) был сделан вывод, что возраст пород коры ниже чехла осадочных пород на дне океана последовательно возрастает с увеличением расстояния от хребта. Таким образом, в осевой части срединно-океанических хребтов непрерывно создается новое вещество коры, тогда как первоначально образованное вещество постепенно смещается в сторону от зоны раздвига со скоростью нескольких сантиметров в год.

Изучение связанных с землетрясениями подвижек земной коры показало, что в осевой части срединно-океанических хребтов преобладают нормальные сбросы, а в зонах разломов – горизонтальные смещения, к которым и приурочены очаги землетрясений. Кроме того, эти подвижки в зонах разломов соседних участков осевой зоны хребта имеют противоположное направление. Именно так и должно было быть в случае, если бы противоположные склоны хребтов удалялись в стороны от исходного положения их оси. Другими словами характер сейсмической активности и особенности разломов подтверждали концепцию горизонтального расхождения плит.

Если плиты испытывают раздвиг в разные стороны от осевой части срединно-океанических хребтов, то они, естественно, не могут не сталкиваться и наползать друг на друга в иных частях земного шара, что приводит к их торошению ⁵ и образованию складчатости.

Концепция конвергенции (схождения плит) возникла в результате исследований глубокофокусных землетрясений (с очагами до глубины 300 – 700 км) в Тихом океане. В 30-е годы прошлого столетия были обнаружены их очаги, располагавшиеся под Японскими островами в зоне, наклонно уходящей из Японского желоба (зоны Заварицкого-Беньофа) в западном направлении под территорию Китая. То есть пластина земной коры с Японскими островами устойчиво мигрирует в сторону Китайской платформы и поддвигается под нее, и в далеком будущем Япония может исчезнуть под Китайской плитой.

Позднее выяснилось, что такое распределение очагов землетрясений типично для всего Тихоокеанского кольца – а это уже проявление глобальных закономерностей. Определение с высокой точностью местонахождения глубокофокусных землетрясений позволило выделить узкую 20 километровую зону, простирающуюся позади островной дуги почти от поверхности дна в глубоководном желобе до глубин свыше 700 км.

Таким образом, вдоль островных дуг и сейсмически активных континентальных окраин имеются признаки конвергенции литосферы и обширного поддвига (по более вязкому и пластичному слою астеносферы) в отличие от области срединно-океанических хребтов, где отмечается дивергенция и движение вещества вверх из недр Земли.

Рис. 5.2.1-7. Сравнительная характеристика континентальной и океанической коры

Рис. 5.2.1-8. К проблеме суперконтинентального цикла ⁶. Тепло Земли – это фактор, от которого зависит высота суперконтинента и его фрагментов над уровнем моря.

Рис. 5.2.1-9. Блок-диаграмма Б.Изакса, Дж. Оливера и Лю Сайкса (1968). Иллюстрирует относительное движение жестких литосферных плит, формирующихся в зонах субдукции

Таким образом, модель тектоники плит в своем современном простейшем виде сводится к тому, что в осевой зоне океанических хребтов формируется новая океаническая кора (литосфера), а возле островных дуг и некоторых континентальных окраин литосфера разрушается (рис. 5.2-7, 5.2-8, 5.2-9). Все указанные структуры принадлежат к современным активным районам планеты, где возникают землетрясения, происходит извержение вулканов, и наблюдаются довольно быстрые подвижки земной коры. Края немногочисленных, но очень больших по размерам литосферных плит, смещающихся относительно друг друга, отмечены эпицентрами землетрясений. Там, где плиты движутся навстречу друг друга, происходит поддвиг (субдукция) и наблюдаются признаки сжатия, проявляющие себя в образовании складчатых горных систем. При раздвижении плит глубинное вещество мантии Земли поднимается к поверхности и образуется новая кора; здесь на фоне признаков растяжения коры также проявляется вулканическая деятельность, что можно наблюдать в области срединно-океанических хребтов, а также в Исландии, Восточной Африке. Там, где плиты скользят одна относительно другой, как в южной Калифорнии, происходит скалывание и отмечаются, главным образом, сжатия вдоль трансформных разломов.

Средством проверки гипотезы тектоники плит послужила программа глубоководного бурения скважин с научно-исследовательского судна «Гломар Челленджер». По данным большого количества пробуренных скважин установлен весьма молодой (около 200 миллионов лет) возраст осадков над подстилающими их базальтами, что находится в прямом согласии с предсказаниями тектоники плит. Это весьма молодой возраст по сравнению с древнейшими образованиями континентов, возраст которых достигает 3,7 миллиардов лет.

Новая глобальная тектоника утверждает, что литосфера разбита на крупные плиты, которые перемещаются по астеносфере (состоящей из более пластичных пород) в горизонтальном направлении. Близ срединно-океанических хребтов литосферные плиты наращиваются за счет вещества, поднимающегося из недр, и расходятся в стороны. Движение плит определяется в основном процессом, известным под названием спрединга морского дна, при котором расплавленный материал поднимается из астеносферы через литосферу в районе океанических горных хребтов и, охладившись, превращаются в кору, формирующую океаническое дно. Новая океаническая кора равномерно движется от срединно-океанических хребтов в сторону континентов. Если океаническое дно и континент являются частями одной и той же литосферной плиты, то континент, как на конвейерной ленте перемещается вместе с океанической корой.

В глубоководных желобах одна плита может поддвигаться (подвергаться субдукции) под другую и поглощается мантией. Там, где плиты сталкиваются между собой, возникают складчатые сооружения ⁷.

Учёные Японии с участием США, Китая и Европейского союза для оценки землетрясений в районах, прилегающих к её территории, и для проверки концепции тектоники плит намерились пробурить океаническую кору и получить образцы верхней мантии для получения информации о расположении древних континентов. Скважина глубиной до 7 км будет пробурена с судна. Первое место на морском дне, выбранное для бурения, находится приблизительно в 600 километрах к юго-западу от Токио в зоне

Нанкайской впадины, где проходит стык двух плит.

Ещё одним планируемым районом подводного бурения станет морское дно вблизи острова Суматра в Индонезии. Морское дно выбрано для бурения потому, что толщина земной коры там существенно меньше, чем на суше.

Таким образом, концепция тектоники плит (мобилистская концепция) достаточно быстро завоевала широкую популярность. Подтверждения исследовательскими работами концепции тектоники плит в океане впервые в истории геологии принесли ей статус научной теории, основные положения которой по Хаину сводятся к следующему:

литосфера Земли, включающая кору и самую верхнюю часть мантии, подстилается более пластичной, менее вязкой оболочкой – астеносферой;
литосфера разделена на ограниченное число крупных жестких и монолитных плит;
литосферные плиты перемещаются относительно друг друга в горизонтальном направлении («плавают» на астеносферном слое). Характер этих перемещений может быть раздвигом (спредингом) с заполнением образующегося зияния новой корой океанического типа. Поддвигом (субдукцией) океанской плиты под континентальную или океаническую кору с возникновением над зоной субдукции вулканической дуги или окраинно-континентального вулкано-плутонического пояса. Скольжение одной плиты относительно другой по вертикальной плоскости в так называемых трансформных разломах, поперечных осям срединных хребтов;
перемещение литосферных плит по поверхности астеносферы подчиняется теореме Эйлера, гласящей, что перемещение сопряженных точек на сфере происходит вдоль окружностей, проведенных относительно оси, проходящей через центр Земли; места выхода оси на поверхность получили название полюсов вращения, или раскрытия;
в масштабе планеты в целом спрединг автоматически компенсируется субдукцией, т.е., сколько за данный промежуток времени рождается новой океанической коры, столько более древней океанической коры поглощается в зонах субдукции, благодаря чему объем Земли остается неизменным;
перемещение литосферных плит происходит под действием конвективных течений в мантии, включая астеносферу. Под осями раздвига срединных хребтов образуются восходящие течения. Они превращаются в горизонтальные течения на периферии хребтов и нисходящие – в зонах субдукции на окраинах океанов. Сама конвекция имеет своей причиной накопление тепла в недрах Земли вследствие его выделения при распаде радиоактивных элементов и изотопов.

Однако по этой концепции нельзя было объяснить появление магматизма, проявляющегося внутри плит, которые рассматривались как внутренние монолитные. Для объяснения этого парадокса в 60-х годах была разработана дополнительная гипотеза горячих точек – мантийных струй, суть которой состоит в том, что внутриплитный магматизм обусловлен подъемом из глубин мантии разогретых струй (плюмов), как бы прожигающих литосферу, и выраженных на поверхности горячими точками – вулканами или интрузиями ультраосновного и щелочного состава, карбонатитов или диапиров ⁸.

Гипотеза о том, что уже сформированная земная кора погружается в мантию в так называемых зонах субдукции, а затем её вещество снова выходит на поверхность в мантийных струях (плюмах), была высказана еще в 1982 году. Автором этой гипотезы является немец Альбрехт Хофманн. Эту идею развил российский геолог А.В.Соболев. Он полагает, что в истории формирования плит происходит «рециркуляция» вещества при выносе его на поверхность мантийным плюмом, как, в общем-то, и при погружении вещества в результате субдукции. Скорость подобной рециркуляции по мнению специалиста составляет от нескольких сантиметров до метра в год. По современным оценкам автора, вещество может опускаться максимум на самое дно мантии – к ее границе с внешним ядром Земли на глубине 2900 км. Полный оборот вещества земной коры (туда и обратно), таким образом, составляет примерно шесть тысяч километров, которые вещество преодолевает, по самым крайним оценкам, в первые сотни миллионов лет. Поэтому большую часть времени вещество древней коры Земли просто где-то лежит и не участвует в процессах в мантии.

В России эта концепция тектоники плит вначале была встречена весьма скептически и до сих пор разделяется не всеми геологами, поскольку господствовала идея о вертикальных перемещениях земной коры. Однако она постепенно входит в обиход практического использования при построении специфических геологических, палеотектонических и геодинамических карт, позволяющих по-новому познать историю развития земной коры, а главное – научиться предсказывать землетрясения, прогнозировать и открывать месторождения полезных ископаемых.

Тем не менее, в концепции формирования материков с позиции тектоники плит есть не мало узких мест. Эти узкие места формулирует академик В.Е. Хаин ⁹.

С самого своего появления концепция тектоники плит была ограничена своим проявлением в пространстве и времени. Оказалось, что корни тектонических и магматических процессов охватывает не только верхнюю мантию, но и затрагивает ядро Земли.

Ограниченным оказывается действие данной концепции и во времени. Полный набор признаков, свидетельствующих о проявлении механизма тектоники плит, известен лишь с границы среднего и позднего протерозоя (рифея), т.е., для последнего миллиарда – миллиарда двести миллионов лет. И хотя некоторые признаки (наличие офиолитов, щелочных магматитов и др.) известны для среднего-раннего протерозоя, а отчасти и для архея, все же довольно очевидно, что полномасштабная и сходная с современной тектоника плит действовала лишь, начиная с позднего протерозоя. Другими словами, тектоника плит применима как модель только для верхних оболочек Земли. А плюм-тектоника вероятно работала уже с самого начала образования Земли как геологического тела.

Снять противоречия, связанные с тектоникой плит, пытается концепция суперконтинентального цикла ¹⁰. по этой корнцепции тектоника плит не оставляет неизменными континенты. Отдельные блоки континентальной земной коры сталкиваются, образуя новые, более крупные континенты, которые могут впоследствии раскалываться вдоль глубоких рифтов, постепенно превращаясь в новые океанические бассейны.

В основе образования и разрушения континентов лежат периодические явления. При этом главные движущие силы модели суперконтинентального цикла связаны с тепловыми процессами. Однако сам факт тепловыделения из глубин мантии, связанный с радиоактивным распадом, не может служить объяснением периодичности процессов объединения и раскола материков, поскольку интенсивность радиоактивности во времени падает по известным законам.

Главным фактором является не тепловыделение как факт, а особенность его распределения через земную кору и ухода в окружающее пространство. Поскольку континентальная кора проводит тепло меньше почти вдвое, чем океаническая, то под материками (на это указывал еще Д.Андерсон) должно накапливаться мантийное тепло; это приводит к вздыманию суперконтинента и предопределяет его разрушение, рис. 5.2.1-8. После раздвижения осколков суперконтинента тепло рассеивается через образующиеся между ними новые океанические бассейны.

Эта модель позволяет объяснить периодичность трансгрессий и регрессий в течение последних 570 млн. лет, а также геологические преобразования лика Земли в интервале 2500 млн. лет.

Главное достижение геологии последних ста лет, несмотря на различие концепций, заключается в открытии неодинакового геологического строения материков и океанического дна. Как следствие этого – неодинаковость металлогении этих частей земной коры, подразделяемую на кору континентального и океанического типа. На дне океана обнаружены процессы вулканической активности, которые позволили получить ошеломляющие данные не только по подводному рудообразованию, но и по существованию жизни на больших глубинах, куда не проникает солнечный свет. Там жизнь поддерживается за счет энергии тепловой деятельности вулканов, а также энергии окисления органического вещества, попадающего на дно океана с отмиранием громадных млекопитающих.

Возникновение океана и атмосферы на Земле

По современным представлениям пары воды и газы протоатмосферы ¹¹ Земли возникли в результате переплава ее первичного состава. Этот переплав был связан с непрерывной бомбардировкой метеоритов поверхности Земли в течение более миллиарда лет (с 4,6 до 3,5 млрд. лет), а после – в результате интенсивной вулканической деятельности. Значительная масса воды на поверхность Земли могла попадать и в результате падения на ее поверхность комет, представляющих собой ледяные глыбы, замерзшей воды и газов.

В своей повседневной деятельности мы связаны с тончайшим слоем земной коры, в которой расположены все наши ресурсы полезных ископаемых. Знание закономерностей формирования этого тонкого слоя Земли, который распространяется под дном океанов до глубины 6 – 12 км, а под материками – 60 – 100 км, чрезвычайно важно для нас. Однако самые глубокие скважины на земле (например, Кольская сверхглубокая) едва достигают 13 км. Это связано с колоссальными трудностями проникновения в глубины Земли. Поэтому у геологов сформировалось крылатое выражение: «Если о земной коре мы кое-что знаем, то о том, что в мантии – лишь предполагаем, а о том, что глубже – практически ничего не знаем». Это, конечно же, шутка, но в ней есть и глубокий смысл: не так просто исследовать вещество нашей планеты, располагающееся на громадных глубинах Земли.

Обычно о том, что располагается на глубине, мы судим по косвенным данным о строении Земли, опираясь на геофизические (сейсмические) исследования, на данные сравнительной планетологии (по материалам космических исследований планет Солнечной системы и планет за её пределами), на результаты исследований метеоритов, выпадающих на Землю.

Разрезы земной коры геологи изучают на основе последовательного исследования ее частей в складчатых (горных) системах, где могут обнажаться самые древние (3,5 – 4,0 миллиардов лет) и самые разные по возрасту слои Земли. Однако накопленные громадные знания по вещественному составу земной коры до сих пор не позволяют ученым создать единую теорию ее происхождения и эволюции. Настолько сложна эта проблема.

Земля и все внутренние планеты характеризуются очень малым количеством летучих веществ. Так, масса гидросферы составляет едва 0,024 % общей массы Земли, а масса атмосферы всего лишь 0,00009 % ее массы. Присутствие столь малых количеств летучих веществ связано, с одной стороны, со способом и местом образования нашей планеты в той части первичной туманности, где летучих веществ было мало, с другой – масса нашей планеты не настолько велика, чтобы удержать легкие газы, например, водорода и гелия.

Предполагается следующий процесс формирования первичного состава атмосферы Земли из летучих веществ протопланетного облака.

Вода и углекислый газ, как компоненты солнечной туманности, пребывали в виде молекул, когда большая часть твердых конденсатов уже сформировалась. Поэтому оставшиеся газы в какой-то мере поглощались пылеватыми частицами путем адсорбции и различных химических реакций.

При падении температуры газовой туманности ниже 400 °К ранее выделившиеся силикаты взаимодействовали с парами воды:

3MgSiO₃ + SiO₂ + H₂O (газ) → Mg₃Si₄O~10~₂;

3Mg₂SiO₄ + 5SiO₂ + H₂O (газ) → 2Mg₃Si₄O~10~₂

Таким образом, гидратированные силикаты, которые устанавливаются в некоторых хондритах, оказались скрытыми носителями такого важного летучего вещества, как вода. Кроме того, обладая в тонкодисперсном состоянии высокой адсорбционной способностью, силикаты могли захватывать и поглощать из окружающей среды не только молекулы воды, но также обычные инертные газы.

Попадая в условия больших глубин и давлений, гидратированные силикаты должны отдавать воду и сопутствующие газы на поверхность планеты под влиянием вулканизма или под влиянием ударного метаморфизма метеоритов о поверхность Земли.

Все глубинные газы первичной атмосферы Земли (Н₂О, СО, СО₂, H₂S, SO₂, SO, H₂, NH₃, CH₄), поступавшие на ее поверхность, в большинстве случаев переходили в другие химические соединения. Исключение представляют благородные газы, накапливавшиеся в атмосфере. Это, преимущественно, аргон.

В процессе дегазации протокоры Земли водяной пар конденсировался в атмосфере и выпадал уже в виде жидкой воды, создавая гидросферу в форме протоокеана. Углекислый газ (СО₂) мог переходить в осадки в форме карбонатов (хемогенных известняков, доломитов), позже в воде при фотосинтезе потребляется планктоном и, наконец, значительно позже наземными растениями. Аммиак (NH3) за весьма короткое время был переведен первичными живыми организмами (сине-зелеными водорослями) в азот. Кислород в атмосферу выделялся в процессе фотосинтеза.

Таким образом, произошло формирование современной атмосферы, имеющий преимущественно аргон (0,93%), кислородно- (21%), азотный (78%) состав.

Особый интерес для учёных представляет собой происхождение и эволюции в атмосфере Земли кислорода. На это счёт существует большое количество гипотез, пытающихся объяснить появление, а затем и прогрессивное увеличение количества кислорода в земной атмосфере 2,4 млрд. лет назад. Новая модель, построенная учеными из университета штата Вашингтон, позволила взглянуть на эту проблему с иной стороны ¹².

Во-первых, количество кислорода в атмосфере Земли во времени менялось и не характеризовалось постепенным его нарастанием за счёт только фотосинтеза. Во-вторых, одна из причин вначале медленного роста содержания кислорода в земной атмосфере заключалась в повышенной вулканической активности молодой Земли. В-третьих, в процессе извержения вулканов газы вступали во взаимодействие с кислородом, образуя новые соединения.

Около 3 млрд. лет назад земная атмосфера состояла в основном из метана – соединения углерода и водорода. В условиях, когда Солнце обогревало Землю слабее, чем сейчас ¹³, увеличение количества метана приводило к повышению температуры планеты до уровня, благоприятного для жизнедеятельности примитивных организмов. Количество метана было настолько велико, что он присутствовал даже в верхней атмосфере, где под воздействием ультрафиолетового излучения разлагался на составные части. Освобождавшийся при этом водород улетучивался в межпланетное пространство.

Потеря водорода позволяла большему количеству кислорода вступать во взаимодействие с породами на поверхности Земли. Со временем это, в свою очередь, уменьшало количество водорода, который под воздействием температуры и давления выделялся из горных пород. Приблизительно 2,4 млрд. лет назад наступил поворотный момент. Уменьшение содержания метана привело к ослаблению парникового эффекта. Средняя температура на Земле понизилась до 30 градусов по Цельсию. Кислород стал доминирующим элементом в земной атмосфере, прежде всего, потому, что из нее постепенно исчез водород, который был основным источником его поглощения.

В-четвёртых, вулканизм поставлял большое количество железа из мантии. Окисление железа приводило к поглощению свободного кислорода, вырабатываемого фотосинтезом. Американские исследователи установили, что пятикратное увеличение количества железа в земной коре предсказывает задержку в насыщении атмосферы кислородом до известного нам сейчас уровня на целый миллиард лет. С другой стороны, если бы количества железа на поверхности было всего на 20% меньше, чем это было на самом деле, земная атмосфера насытилась бы кислородом на миллиард лет раньше.

Если бы это было действительно так, то исследуя осадочный разрез земной коры, можно по наличию пластов железных руд в осадочных толщах выявить периодичность изменения (увеличения и падения концентраций) кислорода в атмосфере Земли. Тогда можно с определённостью утверждать, что формирование слоев железных руд способствовало связыванию избытка кислорода в атмосфере Земли ¹⁴ неоднократно (в противном случае слишком быстро бы окислялось синтезируемое органическое вещество) в интервале 1,600 – 1100 млн. лет (период появления предэдиакарской фауны и период формирования полосчатые железорудных формаций), в девоне (415 – 395 млн.лет) и на некоторых других стратиграфических интервалах с небольшими концентрациями железных руд в форме гематитов, лимонитов, гидрогётитов. За рубежами накопления железных руд действительно наблюдается всплеск растительного и животного мира.

Конечно, важна и судьба других газов. Вулканические дымы, содержащие HСl, HF, SO₂ попадают из атмосферы в моря и океаны, и там, в растворе морской воды, диссоциируют на ионы, обогащая его состав хлором, фтором, сульфатами.

Кислотные дожди, выпадающие на поверхность Протоземли, легко переводили в раствор значительное количество минеральных веществ и, в первую очередь, выносили в раствор ионы кальция, магния, железа. Как только концентрации кальция, магния и СО₂ в водном растворе достигли точек растворения кальцита и доломита, начали быстро осаждаться карбонаты, сохранившиеся в древнейших слоях Земли (свыше 2,8 млрд. лет назад в осадочных породах древних платформ). Из первичной атмосферы и гидросферы, таким образом, начала быстро изыматься углекислота и связываться осадками карбонатов. Чуть позже (на рубеже 4,0 млрд. лет назад) фотосинтез привел к формированию органических соединений, давшим начало жизни в океане, который постепенно увеличивал свою массу за счет не только выпадения воды в виде атмосферных осадков, но и за счет горячих эндогенных (глубинных) источников дегидрации водосодержащих силикатов. Например, современные водные пары горячих источников Йелоустонского парка, содержат 10 – 15% магматической воды, а горячие источники Айдахо до 2,5%. Но даже если в прошлом (4,6 млрд. лет назад) магматические источники могли выбрасывать не более 1% воды ¹⁵, то её было бы достаточно, чтобы сформировать современную массу океана за время существования планеты.

Решение проблемы возникновения атмосферы и океана может быть найдено в рамках концепции происхождения Земли и путем сравнения состава эродированных изверженных и осадочных пород с количеством и составом растворенных в океане солей. Однако существуют трудности в объяснении содержания в морской воде и осадочных породах огромного количества карбонатов, хлоридов и сульфатов. Эрозией невозможно объяснить присутствие в современном океане многих летучих компонентов, которые должны поступать из внутренних частей планеты. К тому же сами процессы формирования осадочных пород не могли образоваться без участия воды. Поэтому происхождение океана на Земле представляет собой одну из фундаментальных проблем возникновения биосферы. Поскольку принято считать, что именно в воде возникла жизнь.

Существуют представления о том, что хлор, азот, сера и фтор в океан поступали в виде HCl, NH₃, H₂S и HF; углерод в виде СН₄, СО и СО₂, а значительная часть кислорода в виде Н₂О, СО₂ и СО.

Как было уже отмечено выше, на ранней стадии истории образования Земли за счет бомбардировками её поверхности метеоритами происходило плавление вещества протокоры. В результате часть летучих компонентов могла быть потеряна, но большая часть должна была сохраниться и пойти на образование протоатмосферы. Дело в том, что первичная кора (протокора) Земли должна была быть близкой к веществу, из которого состоят каменные метеориты, оставшиеся в Поясе астероидов и которые доступны наблюдению учеными в результате падения метеоритов на Землю. А именно отвечала преимущественно смеси силикатов Ca, Fe, Mg, Al, Na, K, P,S и была близка к протобазальтам. Породам, которые по составу были близки к современным образованиям, находящимся на поверхности Марса, Венеры, Луны и сохранились в древнейших кристаллических щитах Земли. По расчетам В. Рама-Мурти и Г.Холла средний (модельный) состав Земли наиболее вероятно соответствует смеси, состоящей из 40% материала углистых хондритов (наиболее примитивных по составу метеоритов), 50% обычных хондритов и 10% железа.

В процессе дегазации переплавленного вещества протокоры в атмосферу было выброшено значительное количество восстановленных газов: СО, СО₂, SO₂, CH₄, NOx, H₂S, паров воды, Ar, H₂ и др. В результате остывания атмосферы конденсированные пары воды превращались в кислоты.

Современная океаническая вода представляет собой уникальный природный раствор, содержащий в среднем 3,5 % растворенных веществ или 35 промилле (35 г на 1 кг раствора). Среди основных компонентов, определяющих соленость воды, следует указать главные (по степени распространенности):

Na⁺ > Mg²⁺ > Ca²⁺;

Cl^- > SO₄^2- > HCO³

В океанической воде находятся и другие элементы, но их концентрация меньше 1 г/т. Однако некоторые из них (кремний, фосфор, азот) играют важную роль в химических процессах моря и живом веществе.

Необходимо отметить удивительную особенность химического состава морской воды – главные ионы в ней имеют постоянное соотношение во всей толще мирового океана. Это свидетельствует о необычайной устойчивости динамического равновесия между количеством растворенных веществ, попадающих из атмосферы, суши в океан, и их соосаждением.

Своеобразную роль в составе морской воды играют растворенные в ней природные газы: азот, кислород, СО₂, H₂S, которые тесно связаны с атмосферой и живым веществом суши и моря.

Таким образом, проблема происхождения океана связана с источником образования не только воды, но и растворенных в ней ионов разного типа. Современные представления теснейшим образом увязывают происхождение вод мирового океана и газов атмосферы с дегазацией пород глубинных образований мантии, а не только протокоры. Доказательством этого является избыток воды и газов в атмосфере и океане (в 10 – 200 и более раз; Руби, 1951) по отношению к тому количеству, которое могли бы дать породы земной коры в результате их выветривания.

Сопоставление состава газов атмосферы других планет земной группы с Землей, показывает разительное их отличие, связанное с разными историческими путями развития этих планет (таблица 5.2.1-3).

Таблица 5.2.1-3

Сравнительный химический состав планетарных атмосфер (объемных %)

Компонент	Венера	Земля	Марс	Юпитер
Водород, Н₂	<10^-3	< 5·10^-5	-	86
Кислород, О₂	< 10^-3	21	0,1	-
Озон, О₃	?	10^-6 – 10^-5	10^-5	-
Азот, N₂	3,5	78,1	2,5	-
Диоксид углерода, СО₂	96,5	0,034	95	-
Сера, S₂	2·10^-5	n	-	-
Водяной пар, Н₂О	0,2	0,1	0-0,2	-
Оксид углерода, СО	3·10^-3	10^-4	0,08	-
Метан, СН₄	<10^-4	1,8·10^-4	4·10^-4	0,04
Аммиак, NH₃	0,2·10^-4	<10^-5	<10^-5	0,06
Диоксид серы, SO₂	1,5·10^-2	10^-4	<10^-6	-
Хлористый водород, HCl	4·10^-5	<10^-5	<10^-5	-
Фтористый водород, HF	5·10^-7	<10^-7	<10^-7
Ацетилен, С₂Н₂	<10^-6	<10^-5	<5·10^-4	2·10^-6
Этан, С₂Н₆	<10^-6	<10^-5	<4·10^-4	10^-4
Фосфин, РН₃	-	<10^-5	-	-
Инертные газы
Гелий, Не	0,01	5·10^-4	-	14
Неон, Ne	1,3·10^-3	1,8·10^-3	-	-
Аргон, Ar	0,015	0,93	1,5	-
Криптон, Kr	6,5·10^-5	1,1·10^-4	3·10^-5	-
Ксенон, Xe	-	8,7·10^-6	8·10^-6	-
Средняя молекулярная масса	43,5	28,8	43,5	2,3

Заканчивая анализ происхождения атмосферы и океана, необходимо обратить внимание на то, что на первых этапах гидросфера была кислой и достаточно минерализованной. Собственно пресные воды – образование гораздо более позднее, получившееся в результате эффекта дистилляции путем неоднократного испарения, накапливания вод в реках и озерах, внутренних морях при формировании древнего рельефа Земли с участием процессов выветривания. В этой связи необходимо напомнить, что человек, в результате своей хозяйственной деятельности, вносит дисбаланс именно в механизм образования пресных вод, т.к. выбрасывает громадное количество газов в атмосферу, способствующих формированию кислотных дождей. Другими словами, хозяйственная деятельность человека возвращает примитивную составляющую мантийного источника газов и воды в современном круговороте вещества.

Сильные кислоты в ювенильной воде ранней геологической истории интенсивно разрушали первичные алюмосиликаты, извлекая из них щелочные (Na, K, Mg, Ca, Cs, Sr) и щелочноземельные металлы, а также соли двухвалентного железа. Первичная поверхность суши омывалась кислыми дождями и была ареной интенсивных процессов гидролиза и гидратации минералов. При выносе указанных металлов они накапливались в океане, формируя его современный состав. То есть первичная атмосфера в целом была восстановительной и практически лишена кислорода. Ее состав был близок к атмосфере Венеры, Марса. На Земле кислород появился благодаря фотосинтезу, который не был проявлен ни на одной из планет Солнечной системы, в большей части из-за отсутствия или малого количества воды.

Кроме изложенных сценариев происхождения воды на Земле предполагается еще один, весьма экзотический, но не лишенный смысла. Суть этого сценария заключается в возможности доставки воды в форме льда из зоны Оорта кометными ядрами, состоящими из льда и снега с импрегнированными в них частицами космической пыли. При соударении комет с Землей вода испарялась, а затем выпадала в форме осадков. Так по представлениям некоторых ученых могли сформироваться океаны. Однако возникают трудности объяснения отсутствия воды на других планетах Солнечной системы при таком сценарии образования воды. И если эксперимент с обнаружением воды в глубоких частях лунных кратеров подтвердит наличие в них льда, эта точка зрения может оказаться весьма интересной.

Луна

Естественный спутник Земли. Ближайшее к Земле небесное тело. Обращается на расстоянии около 383 398 км (эксцентриситет 0,055). Плоскость лунной орбиты наклонена к плоскости эклиптики под углом 5°09’. Период обращения равен 27 сут 7 час 43 мин. Это звездный или сидерический период. Период синодический - период смены лунных фаз - равен 29 сут 12 час 44 мин. Период вращения Луны вокруг своей оси равен сидерическому периоду. Диаметр Луны в 4 раза меньше земного (экваториальный радиус Луны 1 737 км). В этой связи некоторые ученые склонны считать систему Луна-Земля двойной планетной системой.

Средняя плотность Луны равна 3,34 г/см³. Сила тяжести на ней в 6 раз ниже, чем на Земле (ускорение свободного падения на поверхности составляет g = 1,63 м/с²). Поэтому американским астронавтам пришлось осваивать передвижение по ее поверхности, используя «стиль кенгуру».

Время оборота Луны вокруг своей оси строго соответствует обороту Земли вокруг оси, поэтому Луна обращена к земле всегда одной стороной.

Первая карта обратной стороны Луны была составлена благодаря русской межпланетной автоматической станции Луна-3. Зонд-3 в 1965 году завершил составление карты обратной стороны Луны.

Ее поверхность не только состоит из многочисленных кратеров, но из пониженных участков – лунных морей и океанов, представляющих собой плато излившихся в прошлом (на рубеже 3,5 миллиардов лет) базальтов. То есть, в те времена Луна представляла собой арену активного вулканизма, который порождался не только внутренним разогревом планеты, но и мощнейшими ударами крупных тел метеоритов о её поверхность. Постоянная бомбардировка поверхности Луны крошечными метеоритами сформировала на несколько метров вглубь особый слой – лунный реголит – представленный спекшимися обломками раздробленного вещества пород, в основном базальтов. Реголит служит прекрасным теплоизоляционным материалом. Температурные колебания на поверхности нашего спутника варьируют от +130°С на дневной и –170°С на ночной стороне. Очень резкие колебания температуры не проникают глубже первых десятков сантиметров за счет теплоизоляционных свойств лунного реголита. Вследствие притока тепла из недр Луны, температура вглубь ее тела медленно возрастает.

Космические полеты к Луне отечественных автоматических станций и американских космических кораблей стали важнейшим событием в изучении нашего естественного спутника. 21 июля 1969 года на поверхность Луны ступила нога человека. Им был американский астронавт Нил Армстронг.

Исследование поверхности нашего спутника позволили установить близость возраста Луны и Земли на уровне 4,6 миллиардов лет. Это свидетельствует в пользу единого процесса формирования планетной системы и спутников планет. На поверхности спутника полностью отсутствует вода, атмосфера. Однако последними данными установлена возможность наличие льда в глубинных частях кратеров, куда не проникают лучи солнца. Если это подтвердится последующими исследованиями, то проблема освоения Луны вступит в практическое русло, поскольку это позволит решить проблему воды при её исследовании и создании лунных модулей для изучения Солнечной системы с поверхности естественного спутника Земли лунными экспедициями.

Внутреннее строение Луны состоит из ядра, мантии и коры. Мощность коры Луны 60 – 100 км. Мощность верхней мантии 400 км. В ней сейсмические скорости зависят от глубины и уменьшаются в зависимости от расстояния. Мощность средней мантии около 600 км. В средней мантии сейсмические скорости постоянны. Нижняя мантия расположена глубже 1100 км. Ядро Луны, начинающееся на глубине 1500 км, возможно, жидкое. Оно почти не содержит железа. Поэтому Луна имеет очень слабое магнитное поле, не превышающее одной десятитысячной доли земного магнитного поля. Зарегистрированы местные магнитные аномалии.

В мантии Луны залегают очаги лунотрясений, частота которых регулярно изменяется в зависимости от положения Луны на орбите по отношению к Земле. В отдельных местах лунной поверхности наблюдаются кратковременные истечения вулканических газов.

Химический состав лунных пород отражен в таблице 5.2-4.

Химический состав лунных пород в сравнении с базальтами Тихого океана

Компоненты	Породы континентов Луны		Базальты лунных морей		Базальты Тихого океана
Компоненты	Район посадки «Апполона 15»	Район посадки «Апполона-20»	Море Спокойствия	Море Изобилия	Базальты Тихого океана
SiO₂	44.10	44.20	40.50	42.95	48.44
TiO₂	0.00	0.52	11.40	5.50	1.26
Al₂O₃	35.50	19.10	9.70	13.88	15.85
FeO	0.20	6.91	19.00	20.17	8.78
MnO	0.00	0.12	0.21	0.20	0.21
MgO	0.10	13.37	8.00	6.05	6.39
CaO	19.70	13.30	9.60	10.80	12.15
Na₂O	0.34	0.48	0.53	0.23	2.57
K₂O	0.00	0.12	0.13	0.14	0.13
P₂O₅	0.00	0.12	0.13	0.14	0.13
Cr₂O₃	0.00	0.00	0.29	0.00	0.00

Таблица 5.2.1-4

Как видно из таблицы вещество лунных пород по своему составу более «примитивное», чем даже базальты Тихого океана. Однако, несмотря на большую дифференциацию вещества земных пород, общий химический состав пород близок. Тем не менее, вещество лунных пород характеризуется большим содержанием тугоплавких литофильных элементов, чем хондритовые метеориты. Это может указывать на то, что Луна формировалась в несколько иных термодинамических условиях, чем вещество хондритов и метеоритов.

Изучение лунных пород, доставленных на Землю, позволило оценить возраст Луны методом радиоактивного распада. Камни на Луне стали твердыми около 4,4 млрд. лет назад.

Гипотезы образования Луны

Наличие такого большого спутника у Земли, как Луна, подобному по размерам которого нет даже у планет-гигантов, ставило ряд вопросов, на которые учёные давно пытались дать вразумительные ответы. Но в настоящее время пока нет противоречивой теории, которая бы одновременно вписывалась бы в теорию образованию Солнечной системы и теорию образования системы Земля – Луна. Которую иногда рассматриваю как двойную планету.

До недавнего времени наиболее полно вписывались в концепцию образования Солнечной системы три основные гипотезы: центробежного отделения (от Земли вещества с последующим образованием Луны), захвата Луны, сформировавшейся в другом месте относительно Земли и совместной аккреции. Но первые полученные данные межпланетных зондов обнаружили серьёзные противоречия со всеми тремя гипотезами. Все накопленные к настоящему моменту факты, как считается, свидетельствуют в пользу гипотезы, которой во время полётов «Аполлонов» ещё не существовало: гипотезы гигантского столкновения.

Эта гипотеза была предложена У. Хартманом и Д.Дэвисом в 1975 году ¹⁶. По их представлениям, протопланета (её назвали Тейя) размером примерно с Марс столкнулась с протоземлей на ранней стадии её формирования, когда она имела примерно 90 % нынешней массы ¹⁷. Удар Тейи пришелся по касательной к Земле. В результате большая часть вещества Тейи и часть вещества земной мантии были выброшены на околоземную орбиту. Из этих обломков собралась протолуна и начала обращаться по орбите с радиусом около 60 000 км. Земля в результате удара получила резкий прирост скорости вращения (один оборот за 5 часов) и заметный наклон оси вращения.

Гипотеза столкновения среди западных учёных в настоящее время считается основной, поскольку она хорошо объясняет многие факты о химическом составе и строении Луны, и физические параметры двойной системы Луна-Земля. Первоначально большие сомнения вызывала возможность столь удачного соударения (косой удар, невысокая относительная скорость) такого крупного тела с Землей. Но затем было высказано предположение, что Тейя сформировалась на орбите Земли в одной из точек Лагранжа системы Земля-Солнце. Такой сценарий хорошо объясняет и низкую скорость столкновения, и угол удара, и нынешнюю, почти точно круговую орбиту Земли.

Точки Лагранжа ¹⁸, или точки либрации (от лат. libratio — качание, колебание) или L-точки. представляют собой частный случай при решении т. н. ограниченной задачи трёх тел — когда орбиты всех тел являются круговыми и масса одного из них намного меньше массы любого из двух других. В этом случае можно считать, что два массивных тела обращаются вокруг их общего центра масс с постоянной угловой скоростью. В пространстве вокруг них существуют пять точек, в которых третье тело с пренебрежимо малой массой может оставаться неподвижным во вращающейся системе отсчёта, связанной с массивными телами. В этих точках гравитационные силы, действующие на малое тело, уравновешиваются центробежной силой.

Уязвимое место гипотезы столкновения заключается в том, что для объяснения дефицита железа на Луне приходится принимать допущение, что ко времени столкновения (4,5 млрд. лет назад) и на Земле, и на Тейе уже произошла гравитационная дифференциация, то есть выделилось тяжёлое железное ядро, и образовалась лёгкая силикатная мантия. Однозначных геологических подтверждений этому допущению не найдено.

Согласно теории российского астронома Евгении Рускол, Луна сформировалась из остатков протопланетного вещества, окружавшего молодую Землю.

Марс

Четвертая от Солнца планета. На звездном небе выглядит красноватой точкой. Периодически (во время великих противостояний) подходит к Земле на расстояние 57 миллионов км, значительно ближе, чем любая из больших планет, кроме Венеры. По диаметру Марс почти вдвое меньше Земли и Венеры.

Советские и американские межпланетные станции, совершившие мягкую посадку на Марс, передали на Землю цветные изображения каменистых равнин, засыпанных красновато-бурым песком. Это результат сильнейших пыльных бурь, которые иногда покрывают всю планету на месяцы так, что в телескопы нельзя рассмотреть поверхности планеты с необходимым разрешением.

Более детальная информация получена на основе автоматических американских станций «Викинг-1», «Викинг-2».

Аппараты НАСА «Викинг-1» и «Викинг-2» (Viking 1,2) состояли из орбитального и посадочного модулей. «Викинг-1» стартовал с космодрома на мысе Канаверал 20 августа 1975 года, вышел на орбиту вокруг Марса 19 июня 1976 года; «Викинг-2» был запущен 9 сентября 1975 года и вышел на орбиту Марса 7 августа 1976 года. Посадочный аппарат зонда «Викинг-1» осуществил мягкую посадку в районе Chryse Planitia 20 июля 1976 года, а посадочный модуль зонда «Викинг-2» совершил посадку в районе Utopia Planitia 3 сентября 1976 года. Орбитальные модули обоих кораблей вели съемку Марса с орбиты.

Спускаемые аппараты были оснащены камерами для передачи изображений поверхности, сейсмографами, комплектом аппаратуры для изучения свойств атмосферы Красной планеты. Однако наиболее ценную информацию ученые надеялись получить с помощью комплекта их 3 «биологических» экспериментов – они должны были дать ответ на вопрос о наличии жизни на Марсе. Если была бы обнаружена жизнь на Марсе в настоящем или даже в прошлом, это могло бы пролить свет на вопросы происхождения жизни на Земле, на вопрос закономерно ли образование жизни во вселенной? Согласно официальной информации НАСА, биодетекторы зарегистрировали «неожиданную и таинственную» химическую активность марсианской почвы. Тем не менее, безусловных признаков наличия жизни в соответствии с моделями, использовавшимися при постановке и интерпретации экспериментов, обнаружено не было.

Чтобы спасти положение и сохранить интригу возможного существования жизни на Марсе, позднее ученые выдвинули гипотезу о том, что на Марсе могла существовать жизнь в виде простейших микроорганизмов, обитающих в смеси воды и перекиси водрода (H₂O₂). Температура замерзания подобной жидкости может составлять около минус 56,5 °С. Поскольку перекись водорода гигроскопична, то это позволило бы гипотетическим марсианским организмам «получать» водяные пары из разреженной атмосферы. Для этого, правда, надо иметь избыток кислорода, которого на Марсе не могло быть.

С помощью марсоходов Spirit и Opportunity были обнаружены минералы, образование которых в земных условиях происходит из водных растворов. Это интерпретируется как возможное наличие воды на Марсе в прошлом. Также были выявлены целые «поляны» округлых образований голубовато-синего цвета непонятной природы. В почве обнаружены нитевидные, спиралевидные образования неясной природы и даже нечто, напоминающее мох (?).

В атмосфере Марса был обнаружен метан, который поспешили связать с биогенным происхождением, поскольку вулканической активности на Марсе не наблюдается. Не исключено, как и на Земле может существовать диффузия этого газа не биогенного происхождения по разломам, скрытым наносами. Оценки количества метана позволили ученым дать приблизительную оценку общей «биомассы» метаногенных бактерий на Марсе. Но, скорее всего, это поспешный вывод.

Канадец Арнольд Бутройд из университета Торонто настаивает, что в прошлом средняя температура Марса была гораздо выше, чем сейчас. И вода могла существовать на поверхности. По его расчетам, 2 миллиарда лет назад Солнце было на 7 процентов тяжелее и светило в полтора раза ярче. Иными словами, Марс был ближе к Сонцу и получал больше энергии, чем сейчас. НАСА отправили марсоход «Оппотьюнити» исследовать местность, которая по своему рельефу напоминает дно высохшего озера.

Планета имеет сильно разреженную газовую оболочку (атмосферу), которая имеет меньшую плотность, чем на Земле, даже в глубоких впадинах. Тем не менее, в атмосфере Марса наблюдаются облака, и постоянно присутствует дымка из мелких частиц пыли и кристалликов льда. Как показали американские снимки с посадочных модулей «Викинг-1,2», марсианское небо в ясную погоду имеет розовый цвет, что объясняется рассеянием солнечного света на пылинках и подсветкой дымки оранжевой поверхностью планеты. По своему составу марсианская атмосфера близка к атмосфере Венеры и в корне отличается от земной атмосферы высоким уровнем содержания углекислого газа, низкой концентрацией азота, кислорода, водяного пара. Состав атмосферы Марса практически не изменился с момента ее образования по сравнению с атмосферой Земли, атмосфера которой стала совсем другой под влиянием жизни. В этом смысле можно сделать однозначный вывод о том, что на Марсе никогда не существовала жизнь, ибо тогда бы под влиянием ее состав атмосферы мало бы отличался от земной.

Значительный наклон экватора к плоскости орбиты (25,2°) приводит к тому, что на одних участках орбиты освещаются и обогреваются Солнцем преимущественно северные широты Марса, а на других – южные, т.е., происходит смена времен года. Температурные условия на Марсе суровы и в наиболее теплое время на экваторе температура достигает 280 – 290°К, а в наиболее холодное – 150°К. Средняя температура поверхности Марса в летнее время составляет около минус 60°С. Поэтому на полярных шапках происходит вымораживание не только паров воды, но и углекислого газа.

О том, что полярные шапки Марса все-таки содержат лед, а не углекислоту, говорят и европейские специалисты. О наличие льда предполагают по косвенным признакам, полученным спектрометрами орбитального модуля Mars Express. По одной из гипотез, этот полярный лед и стал источником воды обнаруженной американцами.

Группа исследователей из Лаборатории реактивного движения (Jet Propulsion Laboratory) в Пасадене, США обнаружили на снимках, переданных зондом Mars Odyssey, мощные гейзеры. Они бьют каждую марсианскую весну из южной полярной шапки Марса на высоту нескольких десятков метров. К лету гейзеры исчезают, чтобы вновь появиться следующей весной. Гейзеры выбрасывают углекислоту в смеси с марсианской пылью.

Большая часть воды на Марсе находится в форме вечномерзлых пород под покровом песка. По некоторым представлениям при ударах метеоритов о поверхность Марса, в результате разогрева мерзлых пород, происходит быстрое таяние погребенного льда, порой принимающее катастрофические масштабы. Высвобождающиеся грязевые потоки образуют причудливую систему временных потоков, сформировавших глубокие каньоны, которые постепенно исчезают. Их заносят красноватые пески, которые преобладают в пустынных ландшафтах марсианской поверхности. Причудливая «гидросеть» временных вводно-грязевых потоков в прошлом, которая в конце XIX в рассматривалась как система каналов Скиапарелли, нашла свое естественное объяснение ¹⁹.

Американский марсоход Spirit обнаружил на Марсе минерал гётит (гидрооксид железа), который в условиях Земли формируется только в присутствии воды в жидком, твердом или газообразном состоянии. Ранее в другой части Марса аппарат Opportunity нашел минерал ярозит, который также может служить подтверждением того, что на планете была вода.

Поверхность Марса практически лишена признаков жизни. Однако ученые не теряют надежды на поиски там примитивных живых организмов. К сожалению посланная к Марсу американская космическая станция, проделав путь длиной в 11 месяцев пути, в конце 1999 года не вышла на связь в процессе спуска на поверхность планеты. Но это не останавливает ученых надеяться на дальнейшее изучение этой загадочной планеты. Некоторые из них ²⁰ ставят проблему об имплантации жизни на Марсе с помощью стратегии экопоесиса, предполагающей создание самоподдерживающейся экосистемы на безжизненной планете.

В настоящее время наше представление о Марсе отличается от того, что нам было известно о нём примерно около 50 лет назад. К Марсу слетало несколько зондов, на нём побывали спускаемые аппараты, в том числе марсоходы, проехавшие по его поверхности значительное количество километров. Построены подробнейшие карты рельефа, сделаны замеры температур, определён минеральный состав пород поверхности Марса, выполнены замеры магнитного поля планеты. И всё-таки загадок Марс преподносит ещё много. А именно была ли вода на Марсе в жидком состоянии, и могло ли это стимулировать появление хотя бы примитивной формы жизни на планете в прошлом? Как формировались каньоны и «русла», похожие на временные (возможно грязевые) потоки, оставившие глубокие «шрамы» на поверхности планеты? Какова природа слоистости пород? И т.д. И всё же это одна из планет, которая в будущем будет не только посещаться людьми и станет объектом пристального ее изучения, но может в будущем являться объектом создания искусственной биосферы для колонизации Марса людьми, если такая потребность возникнет.

Марс имеет два спутника – Фобос и Деймос. Располагаются близко к планете и характеризуются весьма быстрым движением. В течение марсианских суток (24 ч. 39 мин. и 35 сек.) Фобос дважды восходит и дважды заходит. Деймос перемещается по небосводу медленнее; с момента его восхода и захода проходит более двух с половиной марсианских суток. Спутники движутся почти в плоскости экватора. Имеют неправильную форму. К планете повернуты всегда одной стороной. Размеры Фобоса составляют 27 км, а Деймоса – около 15 км. Поверхность спутников состоит из материала с низким альбедо и покрыта многочисленными кратерами. Один из них на Фобосе достигает более 5 км в поперечнике

Новые данные, полученные с помощью АРХ-спектрометра в экспедиции «Pathfinder» изменили представление о Марсе, как однородной, не дифференцированной на оболочки планеты. Оказалось, что Марс, также, как и Земля, обладает, дифференцированной корой с высоким содержанием алюминия, кремния, довольно большой концентрацией калия, но с пониженным содержанием магния ²¹.

Американские станции передавали сведения о химическом составе марсианского грунта и коренных пород. На Марсе преобладают породы, близкие по составу к андезитам и базальтам с высоким содержанием закиси железа (около 10%), входящего в состав силикатов железа, магния, кальция, алюминия, натрия, калия. В составе марсианского грунта повышено содержание серы и оксидов железа (до 20%). Это косвенно указывает на то, что красный марсианский грунт состоит из оксидов и гидрооксидов железа с примесью железистых глин, сульфатов кальция и магния, по составу которые близки к земным красноцветным корам выветривания. Но на Земле они формируются в условиях теплого климата, обилия воды и кислорода. Поэтому некоторые исследователи полагают, что когда-то климат на Марсе был иным. Однако эту точку зрения разделяют не все. Хотя бы потому, что Марс никогда не мог быть ближе к Солнцу, а в ранние эпохи существования планет молодое Солнце излучало меньшее количество энергии.

Марс привлекает ученых еще потому, что некоторые из них считают, что на нем могла существовать когда-то примитивная жизнь. И если ее обнаружить, то можно найти ответы на вопросы о существовании ранних форм жизни, которые утрачены на Земле. Это помогло бы разобраться в самом механизме эволюции живого на самой Земле и во вселенной в целом.

В семидесятые годы прошлого столетия американские космические зонды «Викинг-1, 2» провели три специальных эксперимента по поискам жизни на его поверхности. Один из экспериментов содержал питательную среду с небольшой добавкой радиоактивного изотопа углерода ¹⁴С. На образец, взятый с поверхности планеты, автоматические устройства налили питательную среду. Если бы в грунте были признаки наличия живого, оно должно было бы употребить этот раствор и выделить микроколичества радиоактивного углекислого газа, помеченного изотопом ¹⁴С. Однако результат был отрицательным. Два других эксперимента по тестированию на признаки жизненных форм также не дали положительных результатов.

Исследования Марса межпланетной американской станцией, работающей на поверхности Марса, обнаружены признаки существовавшей ранее воды и сульфатов, которые могли образоваться только из водных растворов. Однако это ещё не даёт возможность делать далеко идущие выводы о том, что поверхность планеты когда-то постоянно была покрыта водой. Потоки воды и озера могли представлять собой временные явления. При больших концентрациях серы сульфаты могли образоваться за короткий промежуток времени, не соизмеримый с возможностью зарождения жизни. Однако ученые не сдаются. Наличие археобактерий на Земле под толщей льда в Арктике некоторые ученые отождествляют с возможностью открытия новых примитивных форм жизни в глубинах Марса, где под толщей осадков может находиться вода, а возможно и жизнь ниже горизонта вечной мерзлоты.

Сегодня, опираясь на космохимические и геохимические данные, можно говорить о том, что на Марсе, скорее всего, жизни никогда не было и не могло быть. В противном случае его атмосфера была бы иной, отличной от первичного состава в момент её формирования. А именно, доля связанного углекислого газа была бы значительно выше, чем мы наблюдаем сейчас. Сенсации, которые облетели заголовки мировой прессы об обнаружении на поверхности гигантских изображений «лица», «пирамид», «черепа» оказались (как и предполагали специалисты ранее) «игрой» процессов выветривания на поверхности планеты.

Марс – безжизненная планета. Но интерес к нему велик, поскольку в условиях возможного существования воды в мерзлотных горизонтах планеты позволит человечеству в будущем осваивать её. Есть и ещё одна проблема, которая связана с тем, что если на Марсе будут всё-таки обнаружены микроорганизмы (хотя вероятность и близка к нулю), марсианские микробы, как предполагают американские учёные, могут угрожать жизни на Земле. Ученые опасаются, что микроорганизмы, которые вместе с образцами пород и грунта будут доставлены на Землю в будущем, могут быть чрезвычайно опасны. По мнению геолога Д. Каргел защита нашей планеты от инопланетных форм жизни должна основываться на предположении о том, что марсианская форма жизни, оказавшись в более благоприятных земных условиях, способны навредить Земле. Поэтому геолог предупреждает, что перед тем как осуществить миссию по доставке на Землю марсианской почвы и минералов или осуществить пилотируемый полет туда, нужно пересмотреть меры по биологической защите планеты.

Программы по пилотируемому посещению Марса космонавтами и астронавтами уже разрабатываются в России к 2014 году и в Америке после 2030 года. Возможно, к этим программам подключится и Китай. У России и Америки имеются технологические возможности в области создания пилотируемой космической техники. На стороне Америки - деньги. У России их меньше, но на ее стороне - жизненно важная необходимость вывести свои ключевые научно-технические отрасли из состояния стагнации, а также восстановить авторитет передовой индустриально-технологической державы. Какой из этих специфических факторов - российский или американский - окажется весомее, покажет время.

Пояс астероидов

Располагается между орбитой Марса и Юпитера, где согласно закону планетных расстояний, должна была находиться одна из планет. Пояс астероидов был открыт в XVII – XVIII вв. В 1766 г. немецкий ученый Итициус рассчитал, что между Марсом и Юпитером на расстоянии примерно 2,8 астрономических единиц от Солнца должна существовать планета. Позже И.Боде из Берлинской обсерватории популяризировал эти расчеты, и эта закономерность получила название правила Боде. В 1801 г. Дж.Пиацци из Палермо открыл в расчетном месте неизвестный ранее космический объект и назвал его Церерой (богиня покровительницы Сицилии). В 1802 г. астраном Ольберс открыл вторую малую планету и назвал ее Палладой. Затем была открыта Юнона и Веста. Именно Ольберс сделал вывод о том, что открытые небесные тела представляют собой обломки более крупной разрушившейся планеты. Однако позже (1940 году) О.Ю.Шмидт показал, что Юпитер сформировался быстрее, чем тела, слагающие образования пояса астероидов.

У. Гершель, открывший планету Уран, предложил назвать компанию малых планет астероидами, что в переводе с греческого означает «звездоподобные». До настоящего времени открыто около 18000 астероидных тел, орбиты движения которых определены только для около 5000.

Пояс астероидов состоит из роя астероидов (малых планет) и мельчайших обломков силикатных, железо-силикатных, железо-никелево-сульфидных образований и космической пыли. Размеры астероидов варьируют от 1000 км в поперечнике до 1 км. Самый большой из них – Церера. Столкновение астероидов – событие довольно частое в геологических масштабах времени, что и определило разнообразие их размеров, поверхность, структуру.

Структура пояса (кольца) астероидов определяется возмущениями планет, которые заметно изменяют орбиты астероидов, вызывая их прецессию. В распределении перигелиев орбит четко выражена их более высокая концентрация в направлении перигелия Юпитера – явное указание на преобладающую роль возмущений, вызванных Юпитером.

Свыше 40 % всех астероидных тел входит в более чем 100 семейств, характеризующимися близкими значениями полуосей орбит или потоками, сформировавшимися в более поздние времена. По представлениям Хираямы семейства образуются в результате разрушения более крупных родительских тел астероидов.

Три группы астероидов находятся во внутренних областях Солнечной системы. Одна – Афины, постоянно держится вблизи Солнца. Вторая – группа Апполона, пересекает Земную орбиту. Астероиды третьей группы – Амура движутся вокруг Солнца. Их орбиты проходят между Марсом и Землей и часто пересекают орбиту Марса. Все перечисленные выше три группы астероидов составляют образования околоземных астероидов. Во внутренних частях Солнечной системы астероиды могут находиться в течении 10 – 100 млн. лет, а затем исчезают либо от соударений, либо выбрасываются под влиянием гравитационных возмущений за пределы Солнечной системы.

Согласно оценкам, число всех астероидов с диаметром более 1 км и с орбитами, скрещивающимися с орбитой Земли, должно превышать 1300. Соответственно они должны падать на Землю, образуя кратеры в поперечнике около 10 км в среднем 1 раз в 100 тыс. лет. В прошлом Земля испытывала мощнейшие удары астероидов. Одно из наиболее мощнейших столкновений произошло 65 млн. лет назад, что, по представлению некоторых ученых, могло привести к массовому вымиранию животных, в том числе динозавров.

Тунгусский феномен 30 июня 1908 г. некоторыми исследователями связывается также с ударным воздействием космических тел. Хотя до сих пор остается загадкой, что он из себя представлял: метеорит, комету, солнечную плазму или другой экзотический объект окружающего нас мира. Многие исследователи этого феномена отбрасывают мысль о падении метеорита и склонны связывать это явление с падением небольшой кометы.

В январе 1991 г. наблюдатели открыли астероид 1991 ВА за час до того, как он прошел на расстоянии меньше половины расстояния от Земли до Луны. Это обстоятельство заставляет научную общественность серьезно относиться к проблеме возможного столкновения крупных метеоритов, комет с Землей. Поскольку это столкновение грозит серьезными последствиями для человека.

Некоторые исследователи полагают, что спутники Марса Фобос и Деймос, восемь внутренних спутников Юпитера и спутник Сатурна Феба могут представлять собой захваченные астероиды.

Общая масса астероидов составляет примерно тысячную долю массы Земли. Колебание блеска астероидов связаны с их вращением и неправильной формой их тел. Наиболее точно измерены параметры крупнейших астероидов: Цереры, Паллады, Весты. Их плотностные характеристики варьируют в интервале 2,3 – 3,3 г/см³, что сравнимо с их преимущественно каменно-силикатным составом.

О составе астероидов мы можем судить по выпадению метеоритов на Землю из этого пояса. Поскольку некоторые астероиды проникают во внутренние области Солнечной системы в пределах орбиты Марса, Земли. В геологических структурах Земли сохранились свидетельства былых катастроф, которые показывают, что сила столкновений могла значительно превышать энергию термоядерного взрыва. Однако метеоритная и астероидная опасность для землян слишком преувеличена, поскольку существует масса причин, по которым падение крупных астероидов на поверхность нашей планеты невозможно.

Метеориты – это каменные, железокаменные или железные образования. Падения метеоритов на Землю сопровождаются световыми явлениями, звуками. По небу иногда можно наблюдать проносится яркий огненный шар, называемый болидом, сопровождаемый светящимся хвостом и разлетающимися искрами. После того, как болид исчезает, через некоторое время (секунды) доносятся взрывы, вызываемые ударными волнами. Чаще всего метеориты долетают до поверхности Земли, значительно погасив свою скорость и остывшими за счёт торможения в атмосфере Земли.

Самый крупный железный метеорит (Гоба), который имел массу около 60 тонн, был найден в Юго-Западной Африке в 1920 году. Такие крупные метеориты падают редко.

К крупнейшим метеоритам относится и железный Сихотэ-алинский метеорит, упавший в СССР в 1947 году. Он раскололся на тысячи частей. Обнаруженные части составили массу в 23 тонны. Ни тот, ни другой не привели к катастрофам, поскольку упали в малонаселённых районах.

Метеориты считаются осколками астероидов. Полагают, что железные метеориты были когда-то в составе ядер этих тел, разрушенных соударениями. Возможно, некоторые рыхлые и богатые летучими веществами метеориты произошли от комет, но это маловероятно; скорее всего крупные частицы комет сгорают в атмосфере, а сохраняются лишь мелкие. Учитывая, как трудно достигнуть Земли кометам и астероидам, ясно, сколь полезным является изучение метеоритов, самостоятельно «прибывших» на нашу планету из глубин Солнечной системы.

Метеороид – небольшое тело, обращающееся вокруг Солнца. Метеор – это слова метеороид, влетевший в атмосферу планеты и раскалившийся до блеска. А если его остаток упал на поверхность планеты, его называют метеоритом.

Время от времени метеороиды попадают в атмосферу Земли. Скорость их движения так велика (в среднем 40 км/с), что почти все они, кроме самых крупных, сгорают на высоте около 110 км, оставляя длинные светящиеся хвосты – метеоры, или «падающие звезды».

Многие метеороиды связаны с орбитами отдельных комет, поэтому метеоры наблюдаются чаще, когда Земля в определенное время года проходит вблизи таких орбит. Например, ежегодно в районе 12 августа наблюдается множество метеоров, поскольку Земля пересекает поток Персеид, связанный с частицами, потерянными кометой 1862 III. Другой поток – Орионид – в районе 20 октября связан с пылью от кометы Галлея. В 1866 итальянский астроном Д.Скиапарелли, впервые показал, что метеорные потоки Леониды и Персеиды связаны с кометами.

Поскольку метеориты имеют темный цвет и легко различимы на снегу, прекрасным местом для их поиска служат ледяные поля Антарктики, горные ледники. Нередко находят метеориты (обычно железные) при отработке золотых россыпей.

Впервые метеорит в Антарктике обнаружила в 1969 группа японских геологов, изучавших ледники. Они нашли 9 фрагментов, лежавших рядом, но относящихся к четырем разным типам метеоритов.

В 1969 в Чиуауа (Мексика) произошло падение метеорита. Первый из множества крупных осколков был найден вблизи дома в деревеньке Пуэблито де Альенде, и, следуя традиции, все найденные фрагменты этого метеорита были объединены под именем Альенде. Падение метеорита Альенде совпало с началом лунной программы «Аполлон» и дало ученым возможность отработать методы анализа внеземных образцов. В последние годы установлено, что некоторые метеориты, содержащие белые обломки, внедренные в более темную материнскую породу, являются лунными фрагментами.

Метеорит Альенде относится к хондритам – спицефической подгруппе каменных метеоритов. Их называют так, потому что они содержат хондры (от греч. chondros, зёрнышко) – древнейшие сферические частицы, сконденсировавшиеся в протопланетной туманности и затем вошедшие в состав более поздних пород. Подобные метеориты позволяют оценивать возраст Солнечной системы и ее исходный состав. Богатые кальцием и алюминием включения метеорита Альенде, первыми сконденсировавшиеся из-за своей высокой температуры кипения, имеют измеренный по радиоактивному распаду возраст 4,559 ± 0,004 млрд. лет. Это наиболее точная оценка возраста Солнечной системы. К тому же все метеориты несут в себе «исторические записи», вызванные длительным влиянием на них галактических космических лучей, солнечного излучения и солнечного ветра. Изучив повреждения, нанесенные космическими лучами, можно сказать, как долго метеорит пребывал на орбите до того, как попал под защиту земной атмосферы.

Прямая связь между метеоритами и Солнцем следует из того факта, что элементный состав наиболее старых метеоритов – хондритов – точно повторяет состав солнечной фотосферы. Единственные элементы, содержание которых различается, – это летучие, такие, как водород и гелий, обильно испарявшиеся из метеоритов в ходе их остывания, а также литий, частично «сгоревший» на Солнце в ядерных реакциях. Понятия «солнечный состав» и «хондритный состав» используют как равнозначные при описании упомянутого выше «рецепта солнечного вещества». Каменные метеориты, состав которых отличается от солнечного, называют ахондритами.

Околосолнечное пространство заполнено также мелкими частицами, источниками которых служат разрушающиеся ядра комет и столкновения тел, в основном, в поясе астероидов. Самые мелкие частицы постепенно приближаются к Солнцу в результате эффекта Пойнтинга – Робертсона ²². Падение мелких частиц на Солнце компенсируется их постоянным воспроизводством, так что в плоскости эклиптики всегда существует скопление пыли, рассеивающее солнечные лучи.

В мировой коллекции собраны метеориты, представляющие около 3500 отдельных падений. Около 1/3 из этого числа метеоритов наблюдались при падении; остальные – случайные находки (преобладают железные, так как они больше привлекают внимание и более легко распознаваемы от земных пород). На самом деле в Солнечной системе наиболее распространены каменные метеориты, менее – железокаменные и еще меньше – железные.

Изучение метеоритов дает представление о составе, структуре и физических свойствах других небесных тел, а также дает возможность оценить состав глубинных частей Земли и других планет. Например, исследование метеоритов показало, что их состав и состав земных пород характеризуется практически одним и тем же набором химических элементов, что дало возможность сделать вывод о единстве происхождения вещества земных и неземных образований в Солнечной системе. Возраст метеоритов сопоставим с возрастом формирования Земли (4,6 миллиардов лет).

Хотя в метеоритах встречаются минералы типичные для земных пород, тем не менее, в них обнаруживаются своеобразные минеральные виды, не установленные в условиях образования земной коры.

Метеориты подразделяются на классы:

Каменные – (хондриты, ахондриты);

Железокаменные – (мезосидериты, палласиты);

Железные – (гексаэдриты, октаэдриты, атакситы).

Хондриты – силикатные образования, которые отождествляют с прямыми конденсатами солнечного вещества в процессе охлаждения газовой туманности. Содержат микронные и до двух миллиметров концентрические образования (хондры). Хондриты по составу подразделяются на энстатитовые, бронзитовые, гиперстеновые, амфотеритовые, углистые. В последних может содержаться до нескольких процентов неорганического углерода. Это наиболее примитивное вещество (наряду с кометным), из которого могли формироваться в последующем тела Солнечной системы.

Ахондриты (обриты, диогениты, шассиньиты, уреилиты, ангриты, наклиты, говардиты, эвкриты) характеризуются большим разнообразием. В них (за редким исключением) отсутствуют хондры, а структура кристаллическая. Имеют большее сходство с земными породами.

Железокаменные метеориты состоят, примерно, из равных частей каменного (силикатного) и железного (металлического) материала.

Железные метеориты преимущественно состоят из железа с примесью никеля, хрома, (первые проценты – десятые доли процента) и кобальта – десятые – сотые доли процента, реже первые проценты. Примесными компонентами являются различные силикаты, платина, алмазы, золото, карбиды железа, кремния и некоторые другие образования.

Помимо установленных разновидностей метеоритов выделяется особая группа – тектиты. Эти удивительные создания представляют собой стеклянные шарики расплавленной застывшей массы силикатного материала, образовавшегося за счет ранее расплавленных капелек вещества земных пород в результате извержения вулканов или падения на Землю крупных обломков метеоритов.

Пояс Астероидов надо рассматривать как остаток протопланетного материала, не сконцентрировавшегося в единое планетарное тело, состав которого нам известен по попадающим к нам метеоритам. Есть предположения, что в некоторых метеоритах содержится также межзвездное вещество, образовавшееся за пределами Солнечной системы ²³.

29 октября 1991 г. космический аппарат НАСА «Галилей» на пути к Юпитеру впервые в истории передал на Землю изображения Гаспры (астероида с размером 12 – 20 км в поперечнике). Оказалось, что поверхность астероидов испытывала воздействие (около 500 млн. лет назад) других астероидных тел, поскольку они имеет кратеры ударного происхождения.

Модельный химический состав планет земной группы или так называемых внутренних планет Солнечной системы приведен в нижеследующей таблице 5.2.1-5.

Таблица 5.2.1-5

Модельный химический состав внутренних планет Солнечной системы

Элемент	Меркурий	Венера	Земля	Марс
O	14.44	30.90	30.12	34.11
Na	0.02	0.14	0.12	0.06
Mg	6.50	14.54	13.90	14.55
Al	1.08	1.48	1.41	2.73
Si	7.05	15.82	15.12	15.74
P	0.04	0.19	0.19	0.16
S	0.24	1.62	2.92	0.67
K	0.002	0.015	0.013	0.006
Ca	1.18	1.61	1.54	2.98
Ti	0.06	0.09	0.08	0.16
Cr	0.72	0.41	0.41	0.36
Mn	0.015	0.046	0.076	0.094
Fe	64.47	31.17	32.07	26.72
Co	0.17	0.08	0.08	0.07
Ni	3.66	1.77	1.82	1.52

При известном положении внутренних планет Солнечной системы их химический состав не подчиняется главному космохимическому принципу, относительно которого распределение элементного состава в планетах должно быть зональным, то есть, подчиняться правилу увеличения в направлении от Солнца к его периферии количества летучих и уменьшения тяжелых и тугоплавких элементов. При этом надо учесть, что большинство элементов на момент химической дифференциации вещества представляло собой форму оксидов.

Если расположить планеты по химическому составу, отвечающему известной зональной закономерности распределения химических элементов по летучести, мы получим иную картину, которая не соответствует современному положению планет, включая нашего естественного спутника – Луну, таблица 5.2.1-6

Таблица 5.2.1-6

Положение планет, отвечающее закономерности зонального распространения элементов по летучести элементов относительно Солнца

Элемент	Меркурий	Земля	Венера	Марс	Пояс астероидов	Луна
O	14.44	30.12	30.90	34.11	З2.30	40,0
Na	0.02	0.12	0.14	0.06	0.60	0.33
Mg	6.50	13.90	14.54	14.55	12.30	4.5
Al	1.08	1.41	1.48	2.73	1.38	5.6
Si	7.05	15.12	15.82	15.74	16.30	19.2
P	0.04	0.19	0.19	0.16	0.11	0.05
S	0.24	2.92	1.62	0.67	2.12	0.17
K	0.002	0.013	0.015	0.00	0.15	0.14
Ca	1.18	1.54	1.61	2.98	1.33	8.0
Ti	0.06	0.08	0.09	0.16	0.13	5.9
Cr	0.72	0.41	0.41	0.36	0.34	0.21
Mn	0.015	0.076	0.046	0.094	0.21	0.19
Fe	64.47	32.07	31.17	26.72	28.8	14.3
Co	0.17	0.08	0.08	0.07	0.12	0.025
Ni	3.66	1.82	1.77	1.52	1.57	0.02

Примечание: Серым цветом в таблице показаны элементы, концентрация которых в планетах земной группы, включая Пояс астероидов, соответствует современной концепции образования планет как единый зональный процесс их распределения относительно Солнца по летучести и плотности. Например, количество элементов группы железа уменьшается в направлении от Солнца к его периферии, а количество кислорода, кремния, калия, натрия, кальция увеличивается в обратном направлении. Не отмеченные серым цветом элементы обычно содержатся в небольших концентрациях и точность определения их концентраций может вызывать сомнения.

Это можно объяснить следующим. Если концепция образования планет Солнечной системы верна и отвечает единому сценарию их формирования, то положение планет в таблице 5.2.1-6 отвечает их первичной природе образования. То есть на стадии завершения аккреции вещества планет Венера и Земля занимали иное положение до тех пор, пока Луна, которая вначале сформировалась в поясе астероидов, под влиянием возмущения со стороны Юпитера и планетеземалий Пояса астероидов не была выброшена за орбиту Пояса пастероидов вместе с частью астероидных тел и пересекла орбиту Марса. Марс оказался способен захватить лишь небольшую массу вещества, а именно, двух спутников (Фобоса и Деймоса) и часть мелких астероидов и пыли. Луна же преодолела гравитационный барьер орбиты Марса и вошла в поле тяготения Венеры. Образовав неустойчивую систему двойной планеты большей массы, Луна и Венера обязана была переместиться ближе к Солнцу, и пересекла орбиту Земли. Неустойчивость двойной системы Луна-Венера привела к тому, что Луна, выйдя на параболическую орбиту вокруг Венеры, была выброшена по принципу пращи в сторону орбиты Земли. Имея меньшую массу по отношению к Земле, она была захвачена гравитационным полем Земли в точке Лагранжа на круговую орбиту, а Венера заняла современное положение, изменив своё движение, сообразно направлению движения других небесных тел, на обратное. В результате этих коллизий вещество Луны и Венеры было подвергнуто интенсивному нагреву, что провоцировало интенсивный вулканизм приливного типа, который сегодня известен на спутнике Юпитера Ио. Его проявление на заключительной стадии образования двойной планеты Земля-Луна определила сходный изотопный состав кислорода в породах Луны и Земли.

Предлагаемая гипотеза автора в отличие от гипотезы гигантского столкновения, выдвинутой У. Хартманом и Д.Дэвисом не содержит идеи катастрофизма, а основана на закономерности изменения химического состава в общей теории формирования планет Солнечной системы и отвечает общим принципам образования самой Солнечной системы. Гипотеза даёт ответы на вопросы возможного перемещения масс аккреционного вещества внутри планетной системы с разных орбит в процессе увеличения масс вещества в период нарастающей аккреции и объясняет механизм разного наклона спутников и планет относительно орбитальной плоскости. Время события возникновение системы Земля – Луна может быть отнесено к периоду завершения бомбардировок метеоритами в возрастной вилке 3,9 – 3,5 млрд. лет назад.

Изучение лунных пород, привезенных в 1960 – 1970-х годах американскими миссиями Apollo на Землю, привело к неожиданным результатам, полученным в Университете Орегона под эгидой NASA ²⁴. Практически все образцы имели возраст от 3,8 до 4 миллиардов лет, что удалось установить изотопными методами. Кроме того, многие образцы содержали в себе «химические отпечатки», четко показывающие, что они имеют смешанное метеоритно-лунное происхождение.

Новые данные подтверждают наличие периода «поздней тяжелой бомбардировки» (Late Heavy Bombardment – LHB), который длился около 100 миллионов лет и начался около 3,9 миллиардов лет назад. В это время на Землю и Луну обрушился град метеоритов и астероидных тел. Этот период оказывается крайне важным для понимания происхождения жизни на Земле: по современным представлениям, первые микроорганизмы зародились на Земле именно в это время.

Исследователи отмечают малое количество земных доказательств периода LHB. В первую очередь, их отсутствие связано с наличием атмосферы и жизни на нашей планете. Однако в 2002 году в осадочных породах удалось обнаружить аномальное количество вольфрама, как полагают, внеземного происхождения. Возраст вольфрама оценивается в 3,7 миллиарда лет. Как говорят учёные, что не менее таинственной представляется и причина, вызвавшая бомбардировку. Солнечная система, возможно, имела 10-ю (Тея?) и 11-ю планету, которые по каким-то причинам столкнулись, не отрицая возможности и других причин, как, например, возмущения со стороны планет-гигантов на астероидный пояс. Другие ученые считают причиной LHB разрыв силами тяготения планеты, находившейся между Марсом и Юпитером.

Идея «планетной миграции» не нова. За последние несколько лет эта идея произвела настоящий переворот в понимании процессов образования планетных систем за пределами Солнечной системы, а компьютерное моделирование показало, что такая миграция возможна за неожиданно короткое по космическим масштабам время порядка миллиона лет.

Кометы и проблема состава протопланетного вещества

Кометы располагаются в зоне Орта и на короткое время становятся чрезвычайно эффектными светилами. Однако многое в природе их существования и образования до сих пор остается неясным.

Проблема первичного вещества в Солнечной системе, из которого были построены все ее объекты, волнует ученых. Знание первичного состава и состояния вещества позволит построить модель образования нашей звездной системы, включая нашу Землю.

Наиболее слабо дифференцированным веществом в Солнечной системе считаются ядра комет. Долгопериодические орбиты некоторых из них позволяют надеяться на то, что в кометах не произошли существенные изменения в химическом составе с момента их образования.

Основные идеи образования комет были разработаны в 1950 году голландским астрономом Яном Оортом. По его представлениям, которые сейчас находят все новые и новые подтверждения, кометы – это малые образования Солнечной системы первоначально формировались в больших количествах в области внешних планет за пределами орбиты Юпитера. Некоторое их количество в результате возмущающих воздействий образующихся планет были выброшены за пределы поля тяготения Солнца. Однако некоторое число этих недифференцированных по составу образований осталось в протопланетном облаке, лежащим в пределах 0,5 – 2,0 световых лет от Солнца, формируя внешний ореол нашей системы, который называется зоной (или облаком) Оорта.

Состав облака на протяжении всей истории существования Солнечной системы (5 млрд. лет) подвергалось возмущениям космического излучения и солнечного ветра. При приближении к Солнцу у комет развивается кома – сферическое облако газа и пыли, так называемый хвост. Пылеватые частицы рассеивают свет, а газовые частицы, возбуждаемые солнечной радиацией, начинают светиться. При этом хвост кометы всегда направлен в противоположную сторону от Солнца. Источником газа и пыли в коме и хвосте кометы служат льды, которые содержит комета, и сохранила их на протяжении миллиардов лет.

В марте 1986 г. произошло уникальное событие. Сразу несколько космических аппаратов сблизились с кометой Галлея. Японские аппараты «Суисеи» и «Сакигаке» провели измерения в районе ударной волны перед ядром, советские – «Вега-1» , «Вега-2» проникли на расстояние 9000 км от ядра, а европейский аппарат «Джотто» приблизился к ядру на расстояние 600 км ²⁵.

Первые письменные свидетельства о комете Галлея сохранились с начала июня 240 г. до н.э. Они принадлежат китайским астрономам, назвавшим ее «хвостатой звездой». Комета Галлея имеет период обращения 77 лет. Это самая исторически знаменитая из комет, которая наблюдалась человечеством не раз. И вот только в ХХ веке удалось совместными усилиями мировой науки сблизится с этой космической странницей и получить новейшие данные о ее строении и составе.

До полета к Галлее никогда человек не видел ядро кометы, поскольку оно скрыто от наблюдателя яркой комой. Полет к комете блестяще подтвердил основные положения общепринятой модели кометного ядра – модели «грязного снежного кома». Плотность ядра составляла всего около 0,1 – 0,3 г/см³. Размеры ядра 16 х 8 х 8 км. Форма ядра напоминает картофелину с неровной поверхностью. Структура темного вещества кометы остается неясной и характеризуется самым низким альбедо в Солнечной системе (отражательная способность равна всего 4%).

Химический состав кометы мало отличался от предсказанного учеными. Содержание летучих компонентов оказалось значительно выше, чем на Земле и в метеоритах. Это согласуется с представлениями о том, что кометы образовались в отдаленных холодных областях протосолнечной туманности. В богатой водородом среде солнечной туманности проявлялась тенденция к образованию таких соединений, как метан, аммиак, в которых углерод и азот связаны с атомами водорода. Значительная часть углерода присутствует в форме оксида (связана с атомами кислорода), а азота оказалось меньше, чем ожидалось. Это подтверждает предположение о том, что химические реакции в солнечной туманности не слишком изменили углерод- и азотсодержащие молекулы. Азот присутствует в основном в молекулярной форме. Молекулы жидкой фазы (воды) оказались богаты дейтерием (тяжелым изотопом водорода). Его концентрации на 5 – 10% оказались выше, чем в целом в межзвездной среде.

Миф астероидной опасности для жизни и человека

Падение метеоритов на Землю и сегодня – факт. В течение года на Землю выпадает более 100 000 т метеоритов и космической пыли ²⁶. Лишь единичные падения удаётся наблюдать непосредственно и обнаружить место приземления. Как правило, любой случай падения и находки метеоритов представляет собой особый интерес для науки.

Проблеме астероидной опасности посвящены серьёзные научные исследования ²⁷, которым дана оценка известных специалистов в рамках аспектов, которые имеют действительно научную проблему 28 и проблему, не свойственной научной трактовке феноменалистических страшилок ²⁸. Но в последнее время в мировых СМИ раздуваются различные экологические мифы ²⁹, грозящие новым Армагеддоном, включая ВИЧ-проблему, которая также оказывается большей частью надуманной ³⁰. Вслед за ними неожиданно пришёлся кстати более экзотический миф. Миф о глобальной катастрофе, которая исходит уже от возможности разрушительных ударов падения на Землю астероидов, которые якобы повинны в уничтожении 75% живых организмов на Земле 65 млн. лет назад и стали причиной вымирания динозавров. Мы не будем здесь вдаваться в детали обсуждения самой причины вымирания динозавров (основная из них кроется, скорее всего, в смене популяций за счёт чисто земных и естественных процессов, связанных с изменением климата под влиянием активизации вулканизма в меловом периоде). Но самым поразительным является то, что инициаторами насаждения практических всех современных экологических мифов и астероидной опасности для Земли, в том числе, являются США. И хотя принципиальная астероидная опасность для нашей планеты существует (обычно смакуется пример современного падения кометы Шумейкеров-Леви на Юпитер) тем не менее, обоснования катастрофических последствий для человека являются по большей части мифическими, если не надуманными особенно в части угрозы уничтожения жизни на нашей планете и конца человеческой истории. При этом стоит учесть ещё одно важное обстоятельство. Надёжных шансов возможной защиты от астероидной опасности (если такая и возникнет) даже при существующих научных и технологических достижений для землян просто нет. Хотя, если бы правительства разных стран объединили свои усилия в решении этой проблемы, то теоретически такая техническая возможность существует в принципе. Но чаще всего обсуждаемые идеи по такой защите от метеоритов являются фантастическими и, что не менее важно, слишком обременительны даже для такой экономики, как США.

Попытаемся обосновать наши аргументы, которые уменьшают современную возможность астероидной катастрофы для Земли.

Первое. Опираясь на изложенные выше космологические концепции, планеты земной группы действительно испытывали в прошлом мощнейшую бомбардировку метеоритами, что явно свидетельствуют об этом оставленные на поверхности Меркурия, Луны в прошлом шрамы в форме кратерированной поверхности, сохранившиеся до наших дней. На Марсе этих следов меньше, ещё меньше на Венере и Земле, поскольку на этих планетах экзогенные и эндогенные геологические процессы стёрли следы прошлых катастроф. Но следует заметить, что такая интенсивная бомбардировка закончилась как минимум 3,8 – 3,5 млрд. лет назад. И хотя экзотические падения астероидов и метеоритов происходили и позже, однако они существенно не повлияли на сам ход эволюции жизни на Земле.

Наличие на поверхности Земли астроблем связано с падением метеоритов лишь в прошлом. Однако современный размер этих астроблем не может отражать мощь удара упавшего в прошлом астероида, поскольку не учитывается модель расширения Земли во времени. Это, во-первых. Во-вторых, на Земле не обнаружено следов катастрофической метеоритной бомбардировки ³¹. Несмотря на то что Земля как планета сформировалась около 4,6 млрд. лет назад, наиболее древние сохранившиеся до нашего времени породы в области кристаллических щитов имеют возраст около 3.8 млрд. лет. Они не испытывали существенных воздействий подобных астероидной атаки. Древнейшие следы биологической активности на 50-100 млн лет моложе. Наиболее древние (3,4 – 3,5 млрд. лет) ископаемые остатки с клеточным строением встречаются в осадочных породах Южной Африки и Западной Австралии. Изотопные исследования горных пород указывают на то, что уже 4,4 – 4.3 млрд. лет назад химическая дифференциация и дегазация Земли практически были завершены ³².

Второе. Образование биосферы (сферы жизни на Земле) обычно относят к рубежу 3,9 млрд. лет назад, поскольку в сохранившихся слоях земных обнаружены одноклеточные организмы, свидетельствующие о существовании жизни ещё в эпоху интенсивной бомбардировки поверхности Земли метеоритами. Другими словами интенсивная бомбардировка поверхности Земли в прошлом, напротив, могла стать причиной возникновения атмосферы и гидросферы, а, стало быть, и жизни.

Третье. Юпитер, как одна из самых больших планет Солнечной системы, обладающая большим гравитационным полем, выполняет роль «подметальщика», отклоняя своим полем тяжести траектории метеоритов Пояса астероидов между орбитами Марса и планеты-гиганта. При этом не упускает возможность захватывать и кометы, проникающие из зоны Орта и пояса Койпера, о чём свидетельствует недавнее событие, связанное с гибелью кометы Шумейров-Леви в атмосфере Юпитера.

Четвертое. Земля имеет громадного по размерам спутника (Луну), которая своим гравитационным полем также выступает в роли «дворника» земного окружения. Это наглядно иллюстрируется тем, что на её поверхности имеются более молодые кратеры, сформированные ударными процессами позже заключительной стадии образования планет земной группы 3,5 млрд. лет.

Пятое. Крупные метеориты, а тем более астероиды, попадая в поле тяготения Земли, будут разорваны её же гравитацией в так называемой зоне Роша. Поэтому падение гигантских метеоритов на поверхность Земли маловероятно.

Шестое. Земля защищена плотной атмосферой, что приводит к испарению части метеоритного вещества при входе в атмосферу метеоритов и астероидов за счёт их нагревания и даже разлёту на более мелкие фрагменты. Примером могут служить болиды. Торможение атмосферой может приводить к тому, что остывающие метеориты падают на землю с весьма незначительной скоростью, не нанося вреда зданиям и человеку.

Седьмое. Современный человек существует, по крайней мере, 100 000 лет и если падение метеоритов происходило, то они не стали причиной его вымирания, несмотря на отсутствие совершенных технологий его выживания.

Восьмое. В современной человеческой истории, насчитывающей более 2000 лет, не задокументировано (кроме Аризонского, Тунгусского и др. событий) явлений, которые послужили бы обязательной причиной фиксации их в дошедших до нас манускриптов (например, в Библии). Всемирный Потоп может быть интерпретирован как угодно. Это свидетельствует о редкости таких событий. А вот сведения о естественных земных явлениях в биосфере в прошлом имеются. Взять хотя бы пример гибель Помпеи. И вообще, строго говоря, земных причин в проявлении неординарных событий в человеческой истории стоит опасаться гораздо больше. Чего стоит возможность развязывания мировых войн, особенно с применением новейших военных технологий (ядерных, термоядерных, биологических, геофизических и др.).

Девятое. Последствия от ведения войн в человеческой истории оказались более катастрофичны, чем отображаемые сценарии по телевизионным каналам, демонстрирующим грядущий Армагеддон с такой настойчивостью, что зрителя не покидает ощущение, что это вот-вот наступит и надо готовится к Концу Света. Только Первая и Вторая мировые войны унесли около 45 млн. жизней. От современных военных действий, голода, болезней, технологических катастроф гибнет, по крайней мере, не меньше миллиона человек ежегодно. Так что Армагеддон творит сам человек более эффектно, чем это нам может подготовить мифическая метеоритная и астероидная опасность.

Десятое. Космический мусор, который мы формируем сегодня, в недалёком будущем будет представлять не меньшую опасность, которой придётся заниматься в рамках современного орбитального космического экоменеджмента.

Таким образом, несмотря на то, что теоретически существует метеоритная и астероидная опасность, у человечества есть более насущные проблемы, исходящие от естественных геологических процессов и от него самого. Поэтому нет необходимости преувеличивать подобные катастрофы, а стоит использовать достижения науки и технологий для решения насущных проблем человечества, в том числе для изучения ближнего и дальнего космоса для того, чтобы вначале понять место человека во вселенной, прежде чем приступать к мифическим проектам управления движением небесных тел.

Ссылки

“http://www.membrana.ru/articles/inventions/2008/05/06/165200.html”:http://www.membrana.ru/articles/inventions/2008/05/06/165200.html ↩
Войткевич Г.В., Кокин А.В., Мирошников А.Е., Прохоров В.Г. Справочник по геохимии. М., 1990. 480 с. ↩
Океан и атмосфера. –Л.:Гидрометеоиздат, 1983. ↩
Мы живем в геомагнитной эпохе, которую палеомагнитологи называют Брюнес. Она началась около 730 тыс. лет назад, сменив эпоху обратной магнитной полярности Матуяма. Впрочем, известны и кратковременные смены магнитной полярности: можно назвать эпизоды Уреки (300 тыс. лет назад), Блейк (110 тыс.), Лашамп (22 тыс.), Геттенбург (11 – 13 тыс. лет назад). ↩
Образование торосов ↩
Р.Дамиан Нанс, Томас Р.Уорсли, Джудит Б.Муди. Суперконтинентальный цикл.//В мире науки, 1988, № 9. ↩
Около 11 млн лет назад Африканская и Европейские плиты, сблизившись, перекрыли Гибралтарский пролив, соединяющий Средиземное море с Атлантическим океаном. Море высохло, отложились мощные толщи соли и гипса. «Водоем превратился в сухую раскаленную адскую бездну глубиной до 3 км ниже уровня моря, где смерчи рассеивали красную пыль пустыни, поблескивали на солнце эфемерные соляные озера и речные потоки прорывали длинные узкие каньоны». (Моррисон Ф. Рецензия на: The Mediterranean Was a Desert: a Voyage of the Glomar Challenger, by Kenneth J. Hsu // В мире науки. 1983. №11. С. 122.). Об этом свидетельствуют керны донных отложений, полученные исследовательским судном «Гломар Челледжер» в знаменитом 13-м рейсе. Керн №124, например, свидетельствует об обмелении небольшого солоноватого озера, населенного диатомеями, находившегося на дне нынешнего Средиземного моря. Позднее проход из Атлантики вновь открылся, и сотни лет в Гибралтарском проливе ревел самый большой на планете (как тысяча Ниагар!) водопад, заполняя водой бассейн будущего «темнотуманного мглистого моря»… ↩
Кокин А.В. Диапир в терригенном верхоянском комплексе Юго-Восточной Якутии // ДАН , 1994, т.337,№ 4. ↩
В.Е.Хаин. Современная геология: проблемы и перспективы.// Соросовский образовательный журнал. 1996, № 1. ↩
Р.Дамиан Нанс, Томас Р.Уорсли, Джудит Б.Муди.// В мире науки, 1988,№ 9. ↩
Понятие «прото» – древнейший, ранний, предшествующий современному образованию. ↩
“http://yastro.narod.ru/a_news124.htm”:http://yastro.narod.ru/a_news124.htm ↩
В этом и состоит парадокс «молодого» Солнца. Поверхность Земли должна была быть покрыта ледниками. ↩
Однако в 90-е годы минувшего столетия немецкие исследователи обнаружили, что пурпурные бактерии - микроорганизмы, появившиеся еще раньше, чем цианобактерии - способны были окислять железо без участия кислорода (в ходе анаэробного фотосинтеза, используемого ими для получения энергии из света в присутствии двуокиси углерода). А если так, то получается, что слои оксида железа в период формирования железорудных формаций уже не могут выступать в качестве надежного доказательства наличия в древней атмосфере избыточного кислорода. ↩
Например, часть воды глубинного происхождения по мере подъема к верхней оболочке могла тратиться на гидратацию минералов в составе горных пород протокоры. Однако в результате метаморфизма их часть воды снова могла проникать в атмосферу. ↩
W. K. Hartmann & D R. Davis: Satellite-Sized Planetesimals and Lunar Origins, Icarus 24 (1975): 504—515. ↩
Гипотеза столкновения Земли с крупным небесным телом высказывалась американским астрономом Алистер Камероном. ↩
Получили своё название в честь математика Жозефа Луи Лагранжа, который первым в 1772 году обнаружил это решение. ↩
В 1877 Д. Скиапарелли открыл так называемые «марсианские каналы» – как он назвал обнаруженные им прямые линии на поверхности планеты. Во многом благодаря такому названию в конце XIX — начале XX века получила распространение точка зрения об искусственном происхождении «каналов» и существовании на Марсе цивилизации. Скиапарелли являлся членом Петербургской Академии наук. ↩
Кристофер П.Маккей, Роберт Х.Хейнес. Сделать Марс обитаемым.//В мире науки, 1991,№ 1. ↩
Ю.А.Щуколюков. Сюрприз с Марса //Соросовский образовательный журнал, 1999,№ 4. ↩
Он заключается в том, что давление солнечного света на движущуюся частицу направлено не точно по линии Солнце – частица, а в результате аберрации света отклонено назад и поэтому тормозит движение частицы. ↩
См., напр. Льюис Р.С., Андерс Э. Межзвездное вещество в метеоритах // В мире науки. 1983. №10. С. 36 и след. ↩
Исследования были опубликованы в журнале Международного метеорологического общества Geochimica et Cosmochimica Acta. ↩
Г.Балсигер, Х.Фехтиг, И.Гайс. Комета Галлея крупным планом.//В мире науки, ,1988, № 11. ↩
Вишневский С.А. Астроблемы // Новосибирск: Нонпарель. 2007. 288 с. ↩
Материалы конференции “Астероидно-кометная опасность-2009” опубликованы только на английском языке в книге: International Conference “Asteroid-Comet Hazard-2009” (ACH-2009), September 21-25, 2009, St. Petersburg, Russia. Book of Abstracts. St. Ptersburg: IAA RAS, 2009, 298 p.p. ↩
Вишневский С.А. Некоторые актуальные проблемы организации космической защиты Земли// Астероидно-кометная опасность-2009, с. . 268-269. ↩
Кокин А.В., Кокин А.А. Современные экологические мифы и утопии.-С-Пб:2008. ↩
“http://www.beseder.co.il/spid-%E2%80%93-mistifikatsiya-mirovogo-masshtaba”:http://www.beseder.co.il/spid-%E2%80%93-mistifikatsiya-mirovogo-masshtaba ↩
Appel P.W.U., Moorbath S. // Ibid. №23. P.257-264 ↩
“http://meteorite.narod.ru/proba/rod_tela_met/1.htm”:http://meteorite.narod.ru/proba/rod_tela_met/1.htm ↩