Таинственные явления природы и Вселенной - Сергей Минаков

Из-за огромной удаленности Нептуна изучение его поверхности сопряжено со значительными трудностями. Однако голь на выдумки хитра. Воспользовавшись уникальным взаимным расположением Земли и планет-гигантов, космический зонд «Вояджер-2» умудрился проскользнуть в 1989 году на расстоянии 5000 км от Нептуна, сумев разглядеть некоторые детали его облачной шубы. В южном полушарии планеты обнаружено Большое темное пятно размером с Землю, стремительно дрейфующее в западном направлении со скоростью 325 м/с. Ветра, дующие в атмосфере Нептуна, тоже не фунт изюму: их скорость достигает 400–700 м/с. Земные ураганы, срывающие кровли с домов и опрокидывающие железнодорожные составы, на этом фоне не более чем ласковый морской бриз. У планеты выявлено магнитное поле, в два раза уступающее по мощности магнитному полю Урана, а также система колец, некоторые из которых представляют собой незамкнутые образования наподобие арок.

Как и все остальные газовые гиганты, Нептун — водородно-гелиевый мир, причем на долю гелия приходится не более 15 %, а метана и того меньше — около 1 %. Специалисты предполагают, что под облачным слоем лежит обширный водяной океан, насыщенный ионами различных химических элементов.

Лето на Нептуне долгое — 40 лет, но загореть или искупаться надежды нет: температура там –200 °C.

Значительное количество метана, по-видимому, содержится глубже, в ледяной мантии планеты. Даже при температуре в тысячи градусов при давлении в 1 Мбар (то есть в миллион раз больше, чем на поверхности Земли) смесь воды, метана и аммиака может образовывать твердые льды. На долю горячей ледяной мантии, вероятно, приходится 70 % массы всей планеты. Около 25 % массы Нептуна должно, по расчетам, принадлежать ядру, состоящему из окислов кремния, магния, железа и его соединений, а также каменных пород. Модель внутреннего строения планеты показывает, что давление в ее центре около 7 Мбар, а температура — около 7000 К.

У Нептуна имеется 13 спутников, но наиболее примечателен крупнейший из них — Тритон, имеющий в поперечнике 2705 км. Обращаясь вокруг материнской планеты на расстоянии 355 тыс. км (примерно такое же расстояние отделяет Луну от Земли), он единственный из всех спутников Нептуна движется по орбите в обратном направлении. Поверхность Тритона, температура у которой не превышает 38 К (–23 °C), представляет собой трещиноватую равнину, напоминающую дынную корку. Предполагается, что под ледовым панцирем толщиной около 200 км лежит водный океан глубиной 150 км, насыщенный аммиаком, метаном и солями.

Однако самая большая загадка Тритона — это его вулканическая активность. Специалистам пришлось даже придумать специальный термин — криовулканизм, то есть вулканизм при низких температурах, ибо никому в голову не могло прийти, что насквозь промерзшие миры на задворках Солнечной системы могут обладать хоть какой-то вулканической активностью. Представьте себе гейзер, взламывающий азотный лед на поверхности планеты и взлетающий на высоту до 8 км. При этом толщина столба тоже весьма внушительная — от 20 м до 2 км. Вспорхнувшая в поднебесье струя развеивается ветрами (у Тритона есть разреженная атмосфера, состоящая из азота, небольшого количества метана и водорода) и превращается в шлейфы, тянущиеся на 150 километров.

Тритон на 70 % сложен из силикатов и на 30 % из льдов, в состав которых входят азот, окись углерода и метан. Криовулканизм внятного объяснения пока не получил, но некоторые ученые полагают, что он может быть связан с приливным разогревом поверхности планеты, а также с проникновением солнечной радиации через полупрозрачные верхние слои льда.

По сравнению с Тритоном, который лишь немногим меньше Луны, Нереида, имеющая в поперечнике какие-то жалкие 340 км, смотрится совершенной крохой. Тем не менее это третий по величине спутник Нептуна, прежде всего, интересный тем, что обращается вокруг материнской планеты по чрезвычайно вытянутой орбите с эксцентриситетом около 0,75. Такие орбиты сплошь и рядом встречаются у комет, которые то приближаются к Солнцу, истаивая в пламени его хромосферы, то улетают во мрак и холод далеких окраин Солнечной системы.

Масштабы проблемы космического мусора, оставленного людьми, огромны, так как вблизи Земли вращаются более 17 тыс. объектов размером более 10 см. Дело осложняется еще и тем, что каждый из крупных объектов потенциально может, в свою очередь, расколоться на тысячи более мелких. Ученые предложили направлять специальные спутники к самым крупным фрагментам космического мусора, таким как, например, отработанные ракеты. Эти аппараты прикрепят к ним ускорители, позволяющие направить ракеты к Земле, и при входе в атмосферу они сгорят.

Земля

Естественная история

Около 4,6 млрд лет назад в том месте космического пространства, где мы сейчас находимся, образовался и стал сжиматься огромный вихрь газа и пыли поперечником 24 млрд км. Почти все — 99,9 % массы Солнечной системы — ушло на создание Солнца. Из оставшегося «в свободном полете» вещества две микроскопические частицы сошлись достаточно близко, чтобы быть притянутыми друг к другу электростатическими силами. Это был момент зачатия нашей планеты.

То же самое происходило по всей зарождающейся Солнечной системе. Сталкивавшиеся частицы пыли образовывали все более крупные комки. В конце концов комья выросли до таких размеров, чтобы называться планетезималями. Без конца сталкиваясь друг с другом, они распадались на части и вновь соединялись в самых разнообразных сочетаниях, но в каждом столкновении был победитель, и некоторые из них становились достаточно большими, чтобы господствовать на той орбите, по которой они двигались. Все это происходило удивительно быстро по космологическим меркам. Чтобы крошечное скопление частиц выросло в зародыш планеты поперечником в сотни километров, потребовалось лишь несколько десятков тысяч лет.

Всего за двести миллионов лет, а возможно, и быстрее, Земля, по сути, полностью сформировалась, хотя и находилась еще в расплавленном состоянии, подвергаясь непрерывной бомбардировке носящимися кругом остатками строительного мусора.

В этот момент, примерно 4,4 млрд лет назад, с Землей столкнулся объект размером с Марс, выбросив такое количество вещества, что его хватило для создания сопутствующей нам Луны, которая оказалась больше иных планет! Полагают, что выброшенное вещество за несколько недель собралось в один рыхлый ком, а за год сформировалось в сферическое каменное тело, которое с тех пор и сопровождает нас.

Большая часть лунного вещества происходит из внешних слоев Земли, а не из ядра. Поэтому на Луне так мало железа, тогда как у нас его много.

Помимо Луны, еще 6 астероидов сопровождают Землю, двигаясь близко к ее орбите вокруг Солнца. Один из них — Круинья, диаметром более 5 км, находится в 15 млн км от Земли. Так что с некоторой натяжкой можно сказать, что у Земли 6 спутников, а не один.

Когда Земля имела лишь около трети своих окончательных размеров, она, возможно, уже стала формировать атмосферу, главным образом из углекислого газа, азота, метана и серы. Вряд ли это те вещества, которые у нас ассоциируются с жизнью, и тем не менее именно из этого ядовитого варева образовалась жизнь. Углекислый газ обладает мощными парниковыми свойствами. Это оказалось очень кстати, потому что в то далекое время Солнце светило значительно слабее. Не будь парникового эффекта, Земля вполне могла постоянно оставаться замерзшей, и жизни, возможно, было бы просто не за что зацепиться.

Но, так или иначе, жизни это удалось. В следующие 500 млн лет юная Земля по-прежнему неослабно обстреливалась кометами, метеоритами и всякими другими космическими обломками, которые принесли воду, чтобы заполнить океаны, и компоненты, необходимые для успешного возникновения жизни. Окружающая среда была исключительно враждебна, но жизнь каким-то образом развивалась. Крошечный комочек химических веществ дернулся и ожил.

Итак, на фоне эволюционных процессов в истории Земли случались и своеобразные «революции». Конечно, их никто не проводил и не возглавлял. Это были естественные явления, вызванные силами, таившимися в глубинах Земли или имевшими неземное, космическое происхождение. Но явления были катастрофического характера. После таких коллизий, можно сказать, испытаний, облик Земли совершенно менялся. Что-то исчезало, притом безвозвратно. Что-то, чего просто не могло раньше быть, обретало теперь возможность выйти на сцену.

Следы таких катастроф тем труднее установить, чем они древнее. Но следы всегда остаются, тем более что катастрофы— то были грандиозными! Между тем, названные явления не просто «интересные». Они представляют собой важнейший научный ресурс: их изучение позволяет объяснить очень существенные особенности эволюции нашей планеты. Это — геологическая история, «естественная история» Земли.