Анатолий Томилин - Занимательно о космогонии
Что ж, пожалуй, последнее требование выполнить не так трудно… Во сколько? По расчетам, получалось, от ста до пятисот раз!
Но это же совершенно невозможно! Все астрономы знали, что звезд с массой, более чем в сто раз превышающей массу Солнца, не существует. Да и вообще столкновение (или почти столкновение) Солнца со звездой не могло привести к образованию планет. Судите сами: при такой близкой встрече лента вещества, протянувшаяся между обоими небесными телами, должна состоять, очевидно, наполовину из солнечной материи, наполовину из звездной. При этом, как писал Г. Рессел: «…Середина ленты (состоящая из равных частей солнечного и звездного вещества) оставалась бы в этой точке без движения, одинаково притягиваемая Солнцем и звездою…» Какие уж тут планеты?
Немало затруднений вызывало и объяснение огромных размеров солнечной системы.
Короче говоря, после выступления Г. Рессела катастрофическая гипотеза Джинса — Джеффриса неожиданно сама оказалась перед катастрофой. Оба ее автора беспокоились об общем моменте количества движения планет, и тут вроде бы все обстояло благополучно. Но им даже в голову не приходила мысль проверить, как обстоят дела с удельными моментами. А это оказалось роковым…
Г. Рессел сам пытался спасти их гипотезу, предположив, «что перед встречей Солнце было двойной звездой и имело спутника значительно меньше себя, который вращался вокруг на расстоянии, сравнимом с расстоянием больших планет. Столкновение с проходящей звездой (или, может быть, тесное сближение) разбило этот спутник на осколки, которые развились в теперешние планеты».
Сам Г. Рессел относился к этой своей гипотезе с достаточной долей скептицизма. Он честно указывал на ряд трудностей, справиться с которыми был не в состоянии. Первая из них заключалась в том, что «…необходимо или допустить, что спутник Солнца имел малую массу (меньше одного процента массы Солнца), или найти способ избавиться от его остатка.
Я не вижу способа сделать последнее, за исключением фантастического допущения, что проходящая звезда произвела почти центральный удар при столкновении и унесла с собой все, за исключением нескольких брызг».
Затруднение объяснялось тем, что столь малых звезд, масса которых равнялась бы общей массе планет солнечной системы, никто никогда не наблюдал. В наши дни считается доказанным, что, если небесное тело имеет массу меньше 0,07 солнечной, в недрах его просто не возникнут необходимые реакции, способные превратить холодное небесное тело в звезду.
Вторая трудность, по мнению Г. Рессела, заключалась в том, что «…мы не знаем, могло ли столкновение расколоть одну массу на несколько частей сравнимого размера, да и математическая обработка этой задачи была бы чрезвычайно трудна».
И «в-третьих, невероятно, чтобы плоскость орбиты первоначального спутника Солнца и плоскость орбиты, пришедшей звезды были хотя бы грубо параллельны. Если же этого не было, то разъединенные обломки спутника стали бы двигаться по орбитам, очень сильно наклонным друг к другу».
Тем не менее общая мысль, высказанная Г. Ресселом, была подхвачена английским астрономом Р. Литтльтоном. В результате мучительных расчетов он в конце концов доказал, что можно найти такие начальные условия, при которых «проходящая звезда, столкнувшись или почти столкнувшись с первоначальным спутником Солнца, выбросит его за пределы влияния Солнца и сама тоже улетит в бесконечность». В этом случае между проходящей звездой и спутником Солнца могла образовываться струя газового вещества. Часть ее должно было удержать при себе Солнце, и из нее формировались планеты.
Это усложнение гипотезы привело к еще меньшей вероятности встречи двух звезд, чем то было у Джинса — Джеффриса. Кроме того, если подсчитать баланс энергии, то получится, что на выбрасывание спутника за пределы сферы действия Солнца понадобится энергии раз в сорок меньше, чем на вырывание из него струи вещества. Значит, одновременно эти два явления существовать не могут.
Между астрономами всех континентов разгорелся ожесточенный спор, в процессе которого в ход пускались всевозможные обвинения.
С началом второй мировой войны дискуссия потеряла свой международный характер и несколько поутихла. Правда, в 1942 году сам Дж. Джинс еще раз попытался вернуться к своей гипотезе, чтобы сделать ряд добавлений и уточнений. Но опубликованные одновременно расчеты советского астронома Н. Парийского и новые результаты исследований эволюции звезд свели его усилия к нулю.
Нет, катастрофическая концепция надежд тоже не оправдала. Г. Джеффрис публично отказался от выдвинутой им гипотезы, изъяв ее из нового издания своей книги «Земля, ее происхождение, история и строение». Более того, открывая дискуссию 1958 года на симпозиуме о происхождении Земли и планет, он сказал: «Я думаю, что меня попросили открыть дискуссию потому, что я скептически отношусь ко всем современным гипотезам».
Это заявление говорит о том, что, отказавшись вслед за небулярной гипотезой от гипотезы катастроф, космогонисты должны были направить свои усилия на поиски новых возможностей.
В поисках новых путей
Уже в переходные годы, когда одна космогоническая концепция сдавала свои позиции другой, когда новые открытия ввергли всю физическую науку в состояние глубокого кризиса, на ведущее место в решении принципиальных научных проблем выходят русские, а затем и советские ученые.
В конце XIX века гипотеза Канта — Лапласа подвергалась всесторонней критике. Однако механизм формирования самой Земли оставался почти не затронутым критикой. По-прежнему считалось, что в результате сжатия допланетных тел температура их повышалась, и они расплавлялись. Затем светящиеся раскаленные тела стали постепенно охлаждаться и покрываться твердой коркой, сохранив внутри огненно-жидкие ядра. Такими представлялись планеты солнечной системы. Убежденность в существовании раскаленного ядра Земли прочно базировалась на многочисленных наблюдениях повышения температуры в шахтах с глубиной. Экстраполируя полученные результаты, геологи вычисляли глубины, на которых минералы должны были находиться в расплавленном состоянии, затем переходить в газообразное состояние… По мнению шведского физика С. Аррениуса, много занимавшегося вопросами космогонии, раскаленные до газообразного состояния недра Земли сжаты настолько сильно, что газы представляют собой фактически твердые тела, способные, однако, при любом изменении давления легко перемещаться.
С. Аррениус полагал, что толщина земной коры не превышает 40 километров. И что уже на глубине 300 километров температура настолько высока, что все тела находятся в газообразном состоянии. Центр же Земли, по его мнению, заполнен газообразным железом. Шведский ученый считал, что радиус этого ядра равен не меньше чем 80 процентам радиуса Земли, 15 процентов составляет также газообразный слой магмы горных пород, 4 процента — огненно-жидкий слой и только 1 процент земного радиуса занимала в его модели твердая кора.
Убеждение в том, что Земля сформировалась в результате медленного остывания из расплавленного состояния, было всеобщим, и смена небулярной гипотезы катастрофической на эту точку зрения практически никак не повлияла: раскаленные сгустки солнечного вещества — будущие планеты также остывали, сжимались и покрывались коркой.
Были, правда, незначительные отступления от «общепринятого мнения». Так, известный шведский полярный исследователь Н. Норденшельд, член Стокгольмской и член-корреспондент Петербургской академий наук, обнаружив в глубинах ледяных пустынь Гренландии «космическую пыль», выступил со своей космогонической гипотезой, предполагающей рождение Земли в результате столкновения метеоритов. Но его точка зрения широкого распространения не нашла.
Высказывались также предположения, что земная кора обязана своим происхождением космической материи в виде пыли, камней и прочих обломков, выпадавших на нее. Однако геологов весьма смущало то обстоятельство, что вещество недр планеты непохоже на побывавшее в переплаве.
В 1896 году французский физик А. Беккерель открыл радиоактивность — способность соединений урана испускать невидимые лучи. В 1903 году его соотечественник П. Кюри обнаружил, что в радиоактивных элементах одновременно с распадом атомов происходит и тепловое лучеиспускание. Причем последнее явно зависит от времени и количества распадающихся атомов. Эти работы положили начало новому взгляду на геологическую историю Земли, а следовательно, и на космогонию солнечной системы.
В 1908 году в Дублине на съезде Британской ассоциации наук выступил профессор минералогии и кристаллографии Дублинского университета Д. Джоли с докладом о геологическом значении радиоактивности. Выводы его были поистине сенсационными. Во-первых, расчеты показывали, что количества тепла, испущенного радиоактивными элементами земной коры, вполне достаточно, чтобы объяснить существование магмы и вулканов, а также смещение континентов и горообразование. Докладчик, правда, не решился опровергнуть мнение, будто природа тепла внутри Земли космического происхождения. Но семя сомнения было брошено.
