Гипотезы о происхождении Земли

Земля - небольшая планета Солнечной системы (средний радиус 6371 км), третья от Солнца, одна из девяти планет, входящих в эту систему.

История Земли тесно связана с происхождением и развитием Солнечной системы - одной из наиболее сложных научных проблем.

Солнечная система входит в крупную галактику Млечный Путь, располагаясь примерно в 2/3 от ее центра. Наша Галактика вместе со спутниковыми Большим и Малым Магеллановыми обла­ками, соседней галактикой Туманность Андромеды и рядом других образует местную группу га­лактик, которых во Вселенной насчитывается до 10 млрд.

Установлено, что галактики "разбегаются" друг от друга и в то же время в разные стороны от некоего центра. В связи с этим одной из самых вероятных сейчас считается гипотеза Большого взрыва, случившегося примерно 20 млрд. лет тому назад. В результате Вселенная начала центро­бежное движение, в ходе которого сформировалось вещество, находившееся первоначально в сверхплотном состоянии. Затем пошел ядерный синтез гелия, дейтерия и т.д. 18-19 млрд. лет на­зад началось образование галактик, 15-16 млрд. лет назад образовались первые звезды как резуль­тат сжатия гигантских скоплений водорода и гелия, их разогревания и начавшегося термоядерного процесса.

Образование Солнечной системы, как и самого Солнца, произошло значительно позже, около 4,6 млрд. лет назад. Такой возраст имеют самые старые каменные метеориты, а также лунные по­роды. Нет однозначного мнения о том, возникли ли Солнце и околосолнечная туманность одно­временно, хотя большинство исследователей считает, что это именно так. Существуют гипотезы, предполагавшие отрыв вещества будущих планет от уже сформировавшегося Солнца благодаря воздействию постороннего объекта. Такая гипотеза впервые была выдвинута еще Ж.Бюффоном в 1749 г. Он считал возможным столкновение Солнца с кометой (приливная гипотеза). Эту гипотезу развили уже в XX в. Д.Джине и Г.Джефрис, полагавшие, что проходившая вблизи Солнца звезда вырвала своим гравитационным воздействием часть солнечного вещества, из которого и сформи­ровалась туманность, породившая впоследствии планеты. Однако из-за малой вероятности тако­го катастрофического события и некоторых теоретических трудностей эта гипотеза была отверг­нута.

Со времен немецкого философа И.Канта (1775) доминирующим является мнение о существо­вании первично холодной газово-пылевой туманности. Под воздействием гравитационных сил, когда более крупные частицы стали притягивать менее крупные, система пришла в движение, об­разовались сгустки, постепенно превратившиеся в Солнце и планеты.

Французский математик и астроном П.Лаплас (1797) развил и дополнил эту гипотезу, дал ей математическое обоснование. Известно, что все планеты Солнечной системы движутся вокруг Солнца почти в одной плоскости, в одном направлении, по орбитам, близким к круговым. Вокруг оси они также вращаются в одном направлении с Солнцем, за редким исключением (Венера, Уран, некоторые спутники планет-гигантов). П.Лаплас объяснял образование планет постепенным

сжатием раскаленной газово-пылевой туманности, в результате которого скорость ее вращения увеличивалась и под действием самогравитации центробежные силы приводили к выбросу колец вещества в экваториальной плоскости. Эти концентрические кольца продолжали вращаться, а вследствие неравномерного распределения материи в них возникали сгущения - зародыши пла­нет. Окончательное формирование планет происходило при остывании газовых сгустков. Гипотеза Канта - Лапласа получила широкое признание, потому что впервые объяснила происхождение Солнечной системы эволюционным путем с научных, строго математических позиций, используя закон всемирного тяготения И.Ньютона.

Современное представление об образовании Солнечной системы, хотя и базируется на основ­ном постулате гипотезы Канта - Лапласа о первоначальной газово-пылевой туманности, корен­ным образом видоизменилось. Вклад в его формирование внесли многие ученые, в том числе наши соотечественники О.Ю.Шмидт, В.А.Амбарцумян, В.Г.Фесенков и др. Медленно вращающе­еся газовое облако существовало в относительном равновесии с окружающей средой десятки мил­лионов лет. Скорее всего, взрыв близкой сверхновой звезды своей ударной волной мог вызвать коллапс этого облака. Началось более быстрое вращение и сжатие облака, уплотнение централь­ного ядра - будущего Солнца. Возникшие при этом электромагнитные поля своими закрученными магнитными силовыми линиями заставили периферические части уже уплощенного облака вра­щаться гораздо быстрее, чем центральное ядро. Вероятно, этим объясняется распределение мо­мента количества движения, обратно пропорциональное массе Солнца с одной стороны и всех ос­тальных тел Солнечной системы - с другой (для планет - 1/700 массы Солнца и 98% момента ко­личества движения).

Плотное центральное непрозрачное ядро постепенно разогревалось, становилось светящимся объектом. В околосолнечной туманности, поддерживаемой вращением, происходила конденсация вещества. Все больше пылевых частиц накапливались в плоскости эклиптики, соединяясь путем неупругого соударения (аккреции) в гравитационно-связанные комки - планетезимали, зародыши планет (рис. 29, цв. вкл.). Многочисленные кратеры, следы заключительной фазы формирования планет - метеоритной бомбардировки - видны на Луне, Меркурии и других планетах, лишенных атмосферы. Межпланетное пространство почти очистилось от мелких частиц.

Поблизости от молодого Солнца из-за высокой температуры происходило испарение легких веществ, оттеснявшихся к периферии. Сохранялись только жаропрочные металлические и каме­нистые частицы, образовавшие плотные и мелкие внутренние планеты - Меркурий, Венеру, Зем­лю и Марс. Во внешних областях Солнечной системы с относительно низкими температурами концентрировались громадные массы легких веществ - водорода, гелия, аммиака, метана и др. Здесь сформировались планеты-гиганты - Юпитер, Сатурн, Уран и Нептун. Плутон, самая ма­ленькая планета с сильно вытянутой и наклоненной орбитой, первоначально был, скорее всего, спутником Нептуна, отделившимся в результате катаклизма.

Подобные процессы формирования планетных тел из планетезималей повторились при обра­
зовании спутников планет. v.

Астероиды и кометы представляют собой оставшиеся первичные частицы, не вошедшие в со­став планет (как и кольца Сатурна).

Описанные выше процессы произошли сравнительно быстро, примерно за 100 млн. лет, то есть 4,7-4,6 млрд. лет тому назад.