Файл: Кесарев, В. В. Эволюция вещества Вселенной.pdf

Вопрос. Пет числа гипотезам, пытающимся объяснить, почему на первых этапах существова­ ния Луна неоднократно расплавлялась. Что же опять нагрело Луну после того, как 4,6 млрд, лет назад застыл первый расплав? Возможно, где-ни­ будь ждет своего часа новый Кеплер, или Коперник, или Дарвин, или Эйнштейн, чтобы связать вместе все противоречивые данные и гипотезы и подарить миру всеобъясияющую теорию.

Ответ. На конференции американских ученых по систематизации результатов полета космического корабля «Аполлон-11» приводились три показате­

пород с моря Бурь — 2,5 млрд. лет. В связи с эти­ ми показателями выступление А. Рингвуда своди­ лось к тому, что сторонники как «горячей», так и «холодной» Луны ошибаются, так как не могут объяснить противоречивый характер независимых процессов нагревания. В такой же плоскости по­ ставлен вопрос и Э. Юбеллом: сколько раз рас­ плавлялась Луна?

Сущность данной проблемы заключается в том, что Луна по происхождению является «холодной», а природа ее планетная. Внутренняя активность Луны продолжалась 2 млрд, лет, закончившись 2,5 млрд, лет назад. Во время внутренней активно­ сти за счет глубинного вещества формировались породы лунной коры. Возможно, что имеются поро­ ды с возрастами промежуточными, вроде пород с моря Спокойствия с возрастом 3,65 млрд. лет.

2. ВЕНЕРА

Венера близка к Земле по таким показателям, как ее размеры и масса. Однако по другим пока­ зателям это весьма своеобразная планета. Из всех

70

планет одна Венера имеет обратное и очень мед­ ленное вращение. Полный оборот она совершает за 243 земных суток. В отличие от Земли Венера постоянно окутана непроницаемым атмосферным слоем. Она не имеет заметного магнитного поля, ионосферы и радиационных поясов. На поверхно­

(см. приложение 11). Масса ядра Венеры 28,45%,

масса верхней мантии с корой 24,95%;. Если кора составляет 3% массы верхней мантии с корой, а масса вторичной атмосферы — 0,14%, то масса ко­ ры равна 3,63-1025 г, а масса вторичной атмосфе­ ры— 1,7- 1024 г.

Предполагать на Венере существование океа­ на нет оснований, если иметь в виду, что атмосфе­ ра в нижних слоях имеет очень высокую темпера­ туру. Из этого, однако, не следует, что глубинная вода не поступала на поверхность планеты; она по­ ступала и испарялась в атмосферу.

Вусловиях Земли таким путем вышло на по­ верхность 7-Ю24 г глубинной воды, из них 5,36X ХІО24 г подвергалось фотолизу в атмосфере и 1,64-ІО24 г сформировало на поверхности Миро­ вой океан.

Вусловиях же Венеры на поверхность планеты могло поступить глубинной воды 4-Ю24 г. При вы­ сокой температуре на поверхности планеты исклю­ чалось формирование планетных водоемов; глу­ бинная вода поступала непосредственно в атмос­ феру. Пары воды в верхних зонах венерианской ат­

мосферы подвергаются фотолизу, возникающие при этом водород и кислород распределяются на различных высотах ртмосферы. Космический ко-

71

рабль «Маринер-10» зарегистрировал в атмосфере Венеры водород и кислород. Водород формирует водородную корону планеты и частично диссипирует, кислород становится компонентом атмосферы и окисляет поступающие в атмосферу глубинные газы: метан, аммиак и др. По расчетам, вторич­ ная атмосфера Венеры могла бы состоять из 1.2-ІО24 г углекислоты и 0,5- ІО24 г двуокиси азота. Углекислота в основном обнаруживается, но куда исчезла двуокись азота? Этот же вопрос и в такой же плоскости стоял при рассмотрении земной ат­ мосферы. В земных условиях он решается в свете существования кругооборота азота между атмос­ ферой и биосферой. На Венере же, во-первых, нет биосферы, во-вторых, двуокись азота не может выпасть на планетную поверхность вследствие ее высокой температуры. Здесь двуокись азота обре­ чена распределяться в атмосфере в виде паров и конденсата. При наличии в атмосферной среде смеси паров окислов азота и воды не исключено образование паров азотной кислоты, а при поступ­ лении в атмосферу глубинного аммиака возможно образование нитрата аммония в значительных ко­ личествах (приложение 14).

Вероятность образования азотной кислоты в ат­ мосфере Венеры вытекает из наличия газообразной азотной кислоты, которую спектрометрически обна­ ружили американские физики Д. Меркерей и др. (1969) в верхней атмосфере Земли на высоте

30км.

{Допущением образования в венерианской ат­ мосфере нитрата аммония в качестве важной ее со­ ставляющей вполне удовлетворительно решаются вопросы исчезновения больших масс воды и дву­ окиси азота. Бесцветные кристаллы нитрата ам­ мония, возникая в более холодных зонах вецери»

7?

зябкой атмосферы, опускаются под действием силы

тяжести на более низкие уровни атмосферы, и ког­ да достигают зоны с температурой 169° С, то плавятся, а еще ближе к поверхности, где темпе­ ратура равна 210° С, пары нитрата аммония раз­ лагаются и вновь возгоняются на более высокие уровни атмосферы, вновь взаимодействуют и на холоду конденсируются*.

Исследования венерианской атмосферы с по­ мощью космического аппарата «М.аринер-10» по­ казывают, что облачный покров Венеры состоит не менее чем из трех слоев облаков; средняя высота слоев 40, 60, 80 км. В верхнем слое присутствует соединение, поглощающее ультрафиолетовое излу­ чение Солнца. Предполагается, что это серная кис­ лота. Такой же вывод делается и по результатам последних наземных испытаний («Природа», 1974, № 9). Формирование, по мнению автора, конден­ сатов нитрата аммония и воды создает на опреде­ ленных уровнях атмосферы фазовые переходы, ко­ торые опытным путем фиксируются. Исследования­ ми с помощью станций «Венера-4, 5, 6» и «Мари- нѳр-5» установлено, что составляющий компонент венерианской атмосферы на высоте 50 км с атмос­ ферным давлением 1,5 атм гасит радиоизлучение. Эти же зоны конденсатов в венерианской атмосфе­ ре представляют собой мощную завесу, скрываю­ щую планету от наблюдения и создающую на ее поверхности крайне специфический тепловой ре­ жим.

Нестабильность отдельных атмосферных компо­ нентов и планетных атмосфер в целом преподносит

* Эти процессы вызывают сильную турбулентность ат­ мосферы, что в действительности фиксируется космическими аппаратами «Венера».

73

нам самые неожиданные сюрпризы, расшифровка

которых возможна только на основе единого пер­ вичного состава любой атмосферы с учетом специ­ фики каждой отдельной планеты. Независимо от того, показывают ли приборы наличие воды, окис­ лов азота, нитрата аммония или не показывают, эти компоненты не могут исчезнуть бесследно. Напри­ мер, по данным станции «Венера-8», содержание аммиака на высоте около 33 км оценивается как

0,1%. .

При спуске аппаратов «Венера-7» и «Венера-8» фиксировалась сильная турбулентность в атмосфе­ ре Венеры.

Создается впечатление изобилия углекислоты на Венере. На наш взгляд, такое же изобилие уг­ лекислоты могло быть и на других планетах, если бы на них, как и на Венере, в атмосфере собира­ лась вулканическая углекислота и углекислота, возникающая в атмосфере при окислении метана. Такое поведение углекислоты обусловлено тем, что на планете нет океана, который бы растворял уг­ лекислоту, и нет биосферы, которая ассимилирова­ ла бы углекислоту. Автор не разделяет точку зре­ ния некоторых исследователей, склонных накопле­ ние углекислоты в атмосфере приписывать процес­ сам декарбоксилирования пород венерианской почвы. Подобное допущение, во-первых, маловеро­ ятно, во-вторых, в нем нет необходимости. Нагрев нижних слоев атмосферы до 500° С не означает, что температура почвы, особенно на глубине, до­ стигает этого уровня. Если бы, тем не менее, та­ кой нагрев почвы произошел, то приведенная тем­ пература оказалась бы явно недостаточной для декарбоксилирования карбоната кальция (арагони­ та), который декарбоксилируется при 825° С. Не следует упускать из вида, что сущность явления

74

обязывает нас дать объяснение не только избыточ­ ной углекислоте в атмосфере Венеры, но и недо­ стаче других компонентов и массы атмосферы в целом.

Последними исследованиями венерианской коры установлено, что ее поверхность напоминает выж­ женную пустыню. Радар, правда, зафиксировал

планеты уменьшился на 0,33-ІО27 см3. Отсюда вы­ текает, что первоначальный радиус планеты сокра­ тился на 650 км, а ее тело и кора подверглись сильным деформациям. Венерианская кора с под­ нятиями и впадинами, с горами и кольчатыми структурами вулканического происхождения долж­ на представлять картину, схожую с земной корой. Если бы Венера имела всегда такую малую ско­ рость вращения, как в настоящее время, то на ней расположение морей с ориентацией на экватор бы­ ло бы выражено слабее, чем на Земле. Однако ве­ роятнее всего, что такая ориентация морей на эква­ тор имеется и у Венеры, так как трудно предполо­ жить, чтобы скорость вращения Венеры была всег­ да такой малой, как в настоящее время. Скорость вращения Земли тоже нельзя считать постоянной.

Надо полагать, что скорость вращения Венеры в прошлом не уступала скорости вращения Земли в настоящее время. Следовательно, вещество в вол­ новодах Венеры не только находилось в пластиче­ ском состоянии, но и в движении, что порождало магнитное поле планеты. Теперь же, когда скорость вращения Венеры чрезвычайно мала, на ней не об­ наруживается заметного магнитного поля. Следо­ вательно, если магнитное поле слабо, то и интен­ сивность внутренней активности Венеры нужно признать слабой.

75

Есть ли жизнь на Венере? Согласно некоторым проектам, если на Венере нет жизни, то ее можно там возродить, доставив на Венеру растения. Ра­ стения, как известно, ассимилируют углекислоту из атмосферы, а взамен выделяют кислород. В ре­ зультате такого газового обмена между растениями и атмосферой венерианская атмосфера переродит­ ся, в ней мало будет углекислоты и много кислоро­ да, необходимого для жизни. Попутно с удалением из атмосферы углекислоты снялся бы «парниковый эффект» и температура на поверхности Венеры значительно снизилась бы.

Наше отношение к подобным проектам вытека­ ет из космогонических предпосылок к обитаемости планет. К предпосылкам обитаемости относятся масса планеты и солнечная постоянная. Масса Ве­ неры обеспечивает устойчивую атмосферу. Хотя это требование и необходимо, но его недоста­ точно. Достаточными условия обитаемости будут тогда, когда солнечная постоянная составит 1,9 кал/(см2 ■ мин). Для Венеры это требование не­ выполнимо, так как солнечная постоянная на Вене­ ре 3,6 кал/(см2 ■ мин).

В связи с существующими проектами регенера­ ции венерианской атмосферы автор хотел бы вы­ сказать следующие соображения. Регенерация ве­ нерианской атмосферы принципиально возможна при условии нахождения в ней очень больших ко­ личеств окислов азота и воды. Без воды и азотно­ го удобрения ассимиляция атмосферной углекис­ лоты растениями исключается. Газовый обмен по­ глощение углекислоты — выделение кислорода в листьях зеленых растений происходит при участии воды и за счет воды. Если в венерианской атмос­ фере имеются окислы азота и вода не в свободном, а, как полагает автор, в химически связанном со­

76

стоянии —в виде нитрата аммония, то и в этом случае растения будут обеспечены и водой и азот­ ным удобрением.

Техническое выполнение проекта сопряжено с огромными трудностями по размещению зеленых растений, которые будут доставляться с Земли. Размещение растений на поверхности планеты ис­ ключается по соображениям высокой температу­ ры. Зеленые плантации должны находиться на спе­ циальных спутниках, сориентированных на высоту слоя атмосферы с нормальной температурой. По размерам плантации растений должны быть очень велики и число их должно быть огромно, так как регенерацию венерианской атмосферы можно за­ кончить за 100 лет при условии поглощения угле­ кислоты ІО16 т)год.

В связи с поглощением из атмосферы Венеры углекислоты, нитрата аммония и некоторых дру­ гих примесей и выделением взамен в атмосферу элементарных кислорода и азота создадутся усло­ вия для обитаемости только на определенной вы­ соте атмосферы с нормальной температурой. Не­ смотря на то что с регенерацией атмосферы сни­ мается «парниковый эффект», температура на по­ верхности Венеры все же будет оставаться еще очень высокой. Если на Земле имеются районы с выжженной природой, то чего же можно ожидать, когда солнечная постоянная на Венере в два раза больше.

3. МАРС

Обнаруженная на Марсе атмосфера свидетель­ ствует о том, что эта планета обладала внутренней активностью. Атмосфера планете не дана извне, она порождается самой планетой в результате по­

77

явления на поверхности глубинных газов, по со­ ставу точно таких же, как и земные.

То обстоятельство, что на поверхности Марса фиксируются перепады высот, доходящие до 13 км, наблюдаются поднятия и впадины, свидетельствует о том, что ранее у Марса радиус, объем и площадь поверхности были больше современных. Расчеты автора показывают, что за время внутренней ак­ тивности Марса его радиус сократился на 122 км. Сравним это сокращение с сокращением радиусов Луны на 27 км и Земли на 780 км. Причина со­

По графику зависимости средней плотности от относительного распада первичного вещества полу­ чается, что последнее равно 25,3%. Это означает,

что на ядро приходится 13,5%, а на верхнюю ман­ тию с корой— 11,8% (7,5- Í025 а), масса только ко­

ры составляет 2 • ІО24 г, а масса вторичной атмос­ феры— ІО23 г (см. приложения 11 и 12).

Объем Марса уменьшился на 0,2-ІО26 см3, в со­ ответствии с этим объемом находится и средняя плотность планеты — 4,02 г/см3.

Марс в цепи Луна — Марс — Земля — важное звено. Он по массе в 10 раз меньше Земли и во столько же раз больше Луны. Поэтому следует ожидать, что по своим показателям Марс занима­ ет промежуточное положение между Луной и Зем­ лей. По массам железного ядра и средней плот­ ности их показатели следующие:

73