Айзек Азимов - Взрывающиеся солнца. Тайны сверхновых
Конечно, свыше 99 % тяжелых элементов заключено в Солнце, но вся, вместе взятая, материя планет, обращающаяся вокруг Солнца, — это 448 масс Земли. И если хотя бы 3 % из этой общей массы — тяжелые элементы, то все-таки имеющихся тяжелых элементов достаточно, чтобы построить более тринадцати планет размером с Землю.
Другими словами, в строительном материале нет дефицита, и планета типа нашей Земли вполне может образоваться возле звезды второго поколения, подобной Солнцу.
При образовании планет (при звезде второго поколения) камень и металл сращиваются первыми. Молекулы силикатов и атомы металла плотно соединяются друг с другом благодаря электромагнитным силам, существующим между их электронами. Удерживаясь вместе, они не зависят от гравитации. В небольших массах они нерасторжимы даже при очень высоких температурах (порядка двух-трех тысяч градусов).
По этой причине каждая планета имеет, по-видимому, каменно-металлическое ядро. Сначала металл и камень находятся в перемешанном состоянии, но по мере роста планеты и нагревания ее сердцевины им становится легче отделиться друг от друга, особенно металлу: с повышением температуры наступает плавление. Естественно, каменные породы имеют более высокую точку плавления, чем металлы; хотя камень может и не плавиться, но в раскаленном состоянии он становится относительно мягким.
Металл, — как более тяжелый, медленно перетекает вниз и, следовательно, собирается в центре планеты, а скальные вещества служат металлу своего рода футляром.
Таким образом, в Земле существует металлическое ядро в оболочке из камня. То же самое — на Меркурии и Венере. На Марсе и Луне по причине, которую мы еще не можем объяснить, металла относительно мало. Присутствующий там металл перемешан с силикатами, так что эти две планеты насквозь каменистые.
После образования ядра из металла и камня развивающимся планетам благодаря гравитационному полю уже гораздо легче собрать вокруг себя пояс льдов, а поверх льдов — пояс водорода с гелием. Судя по всему, планеты развиваются быстрее при звездах второго, а не первого поколения.
Что происходит, когда в последующем загорается Солнце? Поверхность планет, расположенных ближе к Солнцу, нагревается и противостоит обдуванию солнечным ветром. Весь водород с гелием, накопленный близкими к Солнцу планетами, вместе со всеми льдами (или подавляющей их частью) испаряется и уносится в пространство. Металлокаменные ядра планет, напротив, уплотняются еще сильнее, несмотря на воздействие жары и солнечного ветра.
Меркурий становится таким горячим, а Луна такой маленькой, что с их поверхности все уносится подчистую. То же самое происходит и с астероидами (они к моменту зажигания Солнца были, наверное, меньше числом и гораздо крупнее). Венера и Земля будучи достаточно большими, а Марс достаточно удаленным от Солнца, удержали некоторую часть льдов, находящихся вероятно, в свободном соединении с силикатами. Они также сохранили вещества, которые теперь составляют их атмосферу.
Земле выпало быть крупнее Марса и прохладнее Венеры, поэтому она сохранила достаточно воды, чтобы превратить ее в свои океаны.
За поясом астероидов планеты не подверглись ощутимому влиянию солнечного ветра и излучения, они сохранили большую часть накопленных ими льдов и водородно-гелиевой оболочки. Так получились Юпитер, Сатурн, Уран и Нептун. Если не считать в них ничтожных количеств тяжелых элементов, эти планеты точно такие, какими они могли быть, если бы возникли и обращались вокруг звезды первого поколения.
В безопасности и прохладе далекой окраины Солнечной системы смогли образоваться более мелкие тела. Некоторые из них сплошь каменисты, как Ио, самый близкий спутник Юпитера. Другие — сплошь ледяные, как Ганимед и Каллисто, два других его спутника. Далее Титан, спутник Сатурна, и очень отдаленные тела — Плутон и кометы. Некоторые из них состоят одновременно из камня и льда, как, например, Европа, четвертый спутник Юпитера.
Во всяком случае, Земля образовалась в том месте и с таким химическим составом, что стало возможным зарождение жизни, — жизни, которая была бы попросту невозможна, если бы не существование сверхновых,
ГЛАВА 9
ЖИЗНЬ И ЭВОЛЮЦИЯ
ИСКОПАЕМЫЕ
Наш глубочайший долг перед сверхновыми не начинается и не кончается образованием Земли. Мы должны учесть и ту роль, которую сверхновые играют в образовании и развитии самой жизни. Чтобы понять это, спустимся на минутку на Землю и обратимся к геологии и биологии. Давайте начнем с рассмотрения прошлого нашей планеты.
В течение последних двух столетий делались попытки определить возраст Земли, но только с открытием радиоактивности в 1896 г. геологи получили возможность делать нечто более дельное, чем строить бесконечные, более или менее удачные догадки.
В 1907 г. американский химик Бертрам Болтвуд (1870–1927) высказал предположение, что поскольку уран, распадаясь, превращается в свинец с постоянной хотя и очень медленной, но поддающейся расчету скоростью, то легко вычислить время, в течение которого данная порода оставалась в твердом нетронутом состоянии; достаточно определить в ней количество урана и свинца.
Для определения возраста были использованы методы, основанные на распаде урана и других медленных радиоактивных изменениях. Проведенными измерениями было наконец установлено, что возраст Солнечной системы, и в частности возраст Земли, равен 4,6 млрд. лет. Вот как давно первоначальное газопылевое облако сгустилось в измеримые твердые объекты, продолжающие существовать и поныне!
Поскольку Земля за свою жизнь претерпела столько всякого рода геологических изменений, очень маловероятно или даже почти невозможно выделить теперь породы, оставшиеся неизменными с самого начала существования планеты. Самые древние из всех найденных до сих пор пород имеют возраст 3,4 млрд. лет, и мы поэтому не имеем никаких прямых свидетельств первого миллиарда лет жизни Земли. Луна, которая меньше Земли по размерам и, геологически говоря, менее «живая», сохранила породы, имеющие возраст 4,4 млрд. лет. Однако даже Луна не осталась нетронутой со времен своего рождения. В первые несколько сот миллионов лет существования, когда процесс формирования обоих миров завершился, Земля и Луна испытывали жесточайшую бомбардировку со стороны меньших космических тел — метеоритов. Следов этой бомбардировки на Земле уже нет благодаря воздействию воды, ветра и жизни, но на Луне она оставила по себе живое напоминание в виде многочисленных кратеров, обозначивших место ударов.
К счастью, метеориты — это маленькие космические тела, оставшиеся такими, какими они были почти с самого начала, и их анализ — результат, являющийся лучшим подтверждением возраста Солнечной системы, — 4,6 млрд. лет.
Жизнь — не очень новое явление на Земле. Жизнь была на Земле на протяжении большего отрезка ее долгой истории. Прямым свидетельством тому служат обнаруживаемые в земле ископаемые. Эти ископаемые — окаменевшие остатки древних форм жизни, и, чем глубже слой, в котором их находят, тем они старше.
Эти ископаемые находили и в древности, однако почти на всем протяжении истории Земли им не придавали значения или же объясняли самым фантастическим образом. Ведь долгое время людям казалась незыблемой мысль, что Земле, а с ней и всей Вселенной всего несколько тысяч лет. Даже ученые не желали отступиться от этой догмы или противоречить ей.
Однако в течение 1800-х годов ученые были вынуждены признать, что Земля очень стара. Тогда еще невозможно было определить абсолютный возраст ископаемых, а только относительный, т. е. уверенно можно было сказать, какая, например, из пород более старая, судя по тому, как глубоко под поверхностью лежит слой (или стратум), в котором оказалась данная порода. Казалось естественным, что осадочные отложения постепенно, очень медленно с течением веков покрывали земную поверхность, поэтому чем глубже в земле пролег слой определенной породы, тем старше и сама эта порода. И если был найден относительный возраст слоя, то относительный возраст ископаемых остатков можно было определить, просто отметив слой, в котором было найдено данное ископаемое.
Древнейшие породы, хранящие в себе ископаемые остатки, получили название кембрийских. Дал им такое название английский геолог Адам Седжвик (1785–1873) в честь Кембрии, старинного римского названия области Англии, которая ныне зовется Уэльсом. (Седжвик впервые столкнулся с породами этого типа в Уэльсе.)
Кембрийские ископаемые, по всей очевидности, были остатками морских организмов: в ископаемых остатках того периода нет ни единого признака земной жизни. Преобладающей формой жизни были различные разновидности моллюсков, получившие название трилобитов. Из живущих ныне животных наиболее близко напоминает нам трилобита мечехвост.
