Вселенная. Вопросов больше, чем ответов — страница 10 из 72

неты земной группы и 4 газовых гиганта.

В общем и целом имеются две тенденции: плотность плане­ты тем выше, чем ближе она к Солнцу, и тем выше (в пределах

59

своей группы), чем планета крупнее. Исключение — Сатурн. Эта вторая по диаметру и массе планета Солнечной системы имеет плотность всего 0,7 г/см³ — меньше, чем у воды.

Что наиболее примечательно в планетах земной группы?

Пожалуй, это необычайно плотная атмосфера Венеры, орби­та Меркурия, особенности вращения Меркурия и Венеры, а так­же Луна. С нее и начнем.

Луна — единственный крупный спутник у планет земной группы. У Меркурия и Венеры спутников нет. Спутники Марса Фобос и Деймос малы, имеют форму неправильных картофе­лин и представляют собой довольно заурядные астероиды, за­хваченные притяжением Марса очень давно. Луна — иное дело. Это довольно крупный спутник диаметром более 1/4 земного, объемом в 49 раз и массой в 81 раз меньше, чем у Земли. Средняя плотность Луны равна 3,34 г/см³, что характерно для базальтов. Поскольку средняя плотность Земли равна 5,515 г/см³, что мно­го выше плотности земной коры и объясняется наличием в цен­тре Земли железно-никелевого ядра, приходится считать, что железо-никелевое ядро Луны либо отсутствует, либо крайне не­велико.

Механизм разогрева лунных недр тот же, что на Земле: во-первых, гравитационная дифференциация вещества, а во- вторых, тепловыделение при распаде радиоактивных изотопов, прежде всего калия-40. Оба эти источника тепла действуют го­раздо слабее, чем на Земле, поскольку Луна меньше Земли. На ранних этапах существования Луны заметный вклад в ее разо­грев могла вносить бомбардировка крупными астероидами, имевшимися тогда в изобилии.

Лунная кора вдвое-втрое толще материковой земной коры. Коры, подобной тонкой базальтовой коре земных океанов, на Луне нет. Лунные «моря», легко наблюдаемые невооружен­ным глазом как обширные темные области на лунном диске, являются результатом колоссальных излияний базальтовых лав, случившихся около 3 млрд лет назад — вполне вероятно, в результате астероидных ударов. Ныне сейсмика Луны слаба.

60

Зафиксировано несколько слабых «лунотрясений», найдены многочисленные «горячие» пятна, имеются лавовые купола, на­поминающие лакколиты близ Минеральных Вод, тектонические сбросы, многократно фиксировались нестационарные явления в виде светлых и темных пятен, дымок и свечений, трактуемых как газовые выбросы, — вот, кажется, и все. Магнитное поле Луны крайне незначительно и, как считается, объясняется остаточной намагниченностью лунных пород. Изучая Луну, можно понять, какой в тектоническом смысле станет Земля спустя 2-3 млрд лет, когда все тяжелые элементы опустятся в ядро и мантийная кон­векция сильно замедлится.

Есть ли на Луне вода — вопрос из вопросов. Ясно, что для функционирования постоянно действующей лунной базы мест­ная вода крайне желательна. Ясно также, что страна, которая первой освоит лунные ресурсы, получит в дальнейшем колос­сальные преимущества. Недаром важной целью космических ап­паратов разных стран, запускаемых к Луне, является поиск воды, особенно на лунных полюсах.

Похоже, что она там есть — конечно, преимущественно в свя­занном виде. Не составляет большого труда высвободить эту воду, имея под рукой источник практически даровой солнечной энергии. Не исключено, что в лунном реголите вблизи полюсов могут содержаться мелкие частицы водяного льда — тогда задача еще более упрощается. А еще на поверхности Луны очень много окислов железа, теоретически пригодного для будущей лунной индустрии, и гелия-з, нанесенного туда солнечным ветром. Если бы нашелся относительно дешевый способ добычи и транспорти­ровки этого изотопа, то осталось бы решить чисто технические, вполне посильные задачи ядерного синтеза — и энергии, причем безопасной, хватило бы не только будущим лунным поселкам, но и всему человечеству на несколько столетий вперед.

Вопрос происхождения Луны далек от ясности. Анализ лун­ных пород дал основания считать, что Луна на несколько десят­ков миллионов лет (называют цифру 6о млн лет) моложе Земли. В последнее время научно-популярные издания и телепередачи

61

утверждают следующее: некогда очень молодая Земля, раска­ленная, только-только покрывшаяся тонкой коркой остывших пород, испытала столкновение с планетоидом размером с Марс. Энергия удара, во-первых, вновь привела Землю в жидкое состоя­ние, а во-вторых, выбила из нее огромное количество материи, из которой со временем сформировалась Луна. Первоначально она находилась гораздо ближе к Земле, но за миллиарды лет под действием приливных сил мало-помалу переместилась на свою теперешнюю орбиту.

Из всего этого доказано только одно: Луна действительно по­немногу удаляется от Земли — примерно на з см в год, — и вино­вны в этом действительно приливные силы. Происхождение же Луны по-прежнему остается туманным. Пока еще нельзя с абсо­лютной достоверностью утверждать, что Луна сформировалась из вещества, выбитого из Земли ударом, как не доказано и обратное, а именно то, что Луна с самого начала формировалась подобно всем «порядочным» планетоидам из пылевой субстанции.

Кстати. Тот факт, что Луна постепенно удаляется от Земли, может вызвать недоумение читателя, знакомого с физикой. Ведь чтобы перевести объект с низкой орбиты на высокую, требуется затратить энергию. Откуда в данном случае она берется?

Ответ прост. Суммарная энергия системы «Земля—Луна» не меняется. Луна понемногу удаляется от Земли, а в качестве ком­пенсации вращение Земли постепенно замедляется. Не удив­ляйтесь, если прочтете где-нибудь, что в мезозое в сутках было всего 22 часа, — так оно и есть. Разумеется, в первом приближе­нии, поскольку мезозой — довольно протяженная геологическая эра, и популяризаторам следовало бы уточнить, о каком именно периоде мезозоя идет речь. (В действительности — о начале этой эры.) Но качественную сторону картины сказанное отражает верно: вращение Земли действительно замедляется.

За счет чего? Приливные силы — это механизм процесса. Но как он действует?

Из курса физической географии для средней школы всякий должен знать о приливах, причем не только морских. Земная

62

поверхность также вспучивается горбом, направленным в сто­рону Луны, хотя, конечно, твердый горб намного ниже жидко­го. Земля не может мгновенно менять свою форму, а движение Луны отстает от вращения Земли. Из-за этого наивысшая точ­ка приливного горба опережает Луну примерно на з часа. Как следствие, вектор тяготения, действующий на Луну, направлен не точно к центру Земли, а слегка смещен в сторону приливно­го горба. Составляющая вектора тяготения, вызванная горбом, действует в направлении движения Луны, мало-помалу застав­ляя наш естественный спутник двигаться по все более высокой орбите. Составляющая эта очень мала, но ведь природа распола­гает временем. На протяжении миллиардов лет Луна существен­но удалилась от Земли и будет продолжать удаляться впредь. Продлится это до тех пор, пока продолжительность суток не сравняется с продолжительностью лунного месяца. Луна в то время удалится от Земли примерно вдвое дальше, чем ныне, и будет все время находиться над одной точкой земной поверхно­сти. На дальнейшую эволюцию орбитального движения системы «Земля-Луна» будут влиять только солнечные приливы, более слабые, нежели лунные.

Часть своей работы взаимные приливные силы уже выпол­нили — Луна повернута к нам одной стороной. Неверно, одна­ко, думать, что без помощи космических средств мы можем на­блюдать только 50% лунной поверхности. На самом деле из-за эллиптичности лунной орбиты и небольшого наклона экватора Луны к плоскости собственной орбиты Луна как бы покачивает­ся, подставляя Земле еще ю% своей поверхности. Это явление называется либрациями (качаниями) Луны. Благодаря ему мы можем наблюдать с Земли 6о% лунной поверхности, но, разуме­ется, не одновременно.

Вопрос, давно занимающий умы ученых: почему Венера, лишь немного уступающая Земле по массе, не имеет естествен­ного спутника? И почему Меркурий движется по орбите с ре­кордным для планет эксцентриситетом, равным 0,206? И поче­му наклон его орбиты к эклиптике (7 градусов) также великоват?

63

И, возможно, главное: по какой причине собственное вращение этих планет разительно отличается от того, что демонстрируют нам Земля и Марс? Ведь Марс в смысле собственного вращения вполне «добропорядочен»: марсианские сутки лишь на полчаса длиннее земных, а наклон экватора к орбите тоже немногим от­личается от земного. В то время как для Венеры наклон эквато­ра к орбите составляет 177,4 градусов, т. е. Венера вращается в обратную сторону, противоположную своему движению по ор­бите.

С чем связаны эти обстоятельства? Не с тем ли, что первона­чально Меркурий был спутником Венеры, а потом «сбежал» от нее в результате какой-либо космической катастрофы или сум­марного действия приливных сил Венеры и Солнца? Или же обе эти планеты формировались независимо более или менее на своих нынешних орбитах и обе на заре своей жизни испытали столкновение с крупными планетоидами? Вопрос пока далек от ясности.

Что не должно нас сильно удивлять, так это беспрецедентно горячая и плотная атмосфера Венеры. Высокая температура (до 735 К) объясняется парниковым эффектом. Казалось бы, чем выше температура, тем быстрее молекулы и тем труднее планете удержать их, не позволив диссипировать (улетучиться) в косми­ческое пространство. Однако гравитации Венеры на это хватает. На Венере, как и на Земле, атмосфера — продукт дегазации маг­мы. Вулканические газы на Земле на три четверти состоят из во­дяных паров, и, соответственно, громадная часть вулканических газов осела на Земле в виде воды — отсюда наши океаны и жизнь, включая нас с вами. Если мы (умозрительно, конечно) прибли­зим Землю к Солнцу настолько, что земные океаны выкипят, то Землю окутает атмосфера большей массы, чем на Венере. Часть ее будет потеряна, но остатка хватит, чтобы образовать вокруг Земли газовую оболочку плотностью того же порядка, что на Венере. Разумеется, земная и венерианская атмосферы будут от­личаться химическим составом (на Венере почти нет воды, кото­рую, по-видимому, вымело излучением протосолнца за пределы