 |
Статистика |
 |
|
Онлайн всего: 1 Гостей: 1 Пользователей: 0 |
 |
|
Земля среди планет
По образному высказыванию К. Э. Циолковского Земля — это колыбель человечества. В обозримом будущем она не только колыбель, но и родной дом, вне которого жизнь человечества невозможна. Понятно, что родной дом следует хорошо знать, он — главный объект изучения. В науке Земля занимает выделенное положение, львиную долю усилий и средств человечество прямо или косвенно тратит на познание этой планеты и на поиски способов упорядочения условий своей жизни на ней. К сожалению, на данном этапе своего развития оно допускает непозволительную роскошь растрачивать огромную часть своих очень ограниченных ресурсов на военные цели, не только отвлекая их от актуальнейших задач, но и ставя под угрозу само существование жизни на планете.
В определенном плане Земля выделена и самой Природой: в Солнечной системетолько на этой планете существуют развитые формы жизни, только на ней локальное упорядочение вещества достигло необычайно высокой ступени, продолжая общую линию развития материи. Именно на Земле пройден сложнейший этап самоорганизации, знаменующий глубокий качественный скачок к высшим формам упорядоченности. В чем сущность этого этапа, каков механизм его свершения, как он связан с предыдущими этапами развития Вселенной, с общей тенденцией такого развития? Такие вопросы поставлены, но для науки сегодняшнего дня они слишком сложны. Один из путей поиска ответов — сопоставление данных о Земле с тем, что становится известным о других планетах, особенно о планетах земной группы.
Отличия планет земной группы от планет-гигантов очевидны. Но и среди ближайших соседей Земли нет двух одинаковых планет. Все они отличаются размерами, физико-химическими параметрами, строением недр и поверхностей, атмосферами и другими характеристиками. Основные различия определены начальными условиями формирования планет - химическим составом, плотностью вещества в тех частях протопланетного облака, где эти планеты формировались, расстоянием от Солнца, резонансными взаимодействиями с другими планетными телами и Солнцем.
Сведения о химическом составе глубинных частей планет, о состоянии вещества при существующих там давлениях и температурах, очень приблизительны, они находятся на уровне гипотез, надежность которых не гарантируется. Что же касается поверхности планет и атмосферы, то наибольшей полнотой, естественно, отличаются данные о Земле.
Прямые исследования других ближних планет только начаты. Тем не менее, имеющиеся сведения уже позволяют проводить сравнительное изучение внешних оболочек Земли и других планет Солнечной системы. На этой основе возникло новое научное направление, названное сравнительной планетологией.
Но, как показывают оценки, даже такие размеры и масса оказываются минимальными, при которых планета способна удерживать свою газовую атмосферу. Земля интенсивно теряет водород и некоторые другие легкие газы, что подтверждают наблюдения за так называемым шлейфом Земли. Венера почти равна по размерам и массе Земле, но она ближе к Солнцу и получает от него больше тепла. Поэтому она давно потеряла весь свой свободный водород. У остальных двух планет этой группы атмосфера либо отсутствует (Меркурий), либо сохранилась в очень разреженном состоянии (Марс).
Наиболее близкие к Солнцу планеты — Меркурий и Венера, обладают очень медленным вращением вокруг оси, их периоды выражаются десятками-сотнями земных суток. Медленное вращение этих двух планет, по-видимому, связано с их резонансными взаимодействиями с Солнцем и друг с другом. Земля и Марс вращаются почти с одинаковыми периодами порядка 24 часов. Земля и Венера также образуют резонансную структуру. В этой группе планет только Венера имеет обратное вращение (противоположное направлению вращения Солнца вокруг своей оси), она как бы опрокинута «вверх ногами» на своей орбите. Наконец, только Земля в своей группе имеет сильное собственное магнитное поле, более чем на два порядка величины превосходящее значения магнитных полей у других планет.
К сказанному остается добавить, что ни одна из планет земной группы не имеет развитой системы спутников, что характерно для планет группы Юпитера. Планетоподобный спутник Земли, Луна, близка по своим размерам к планете Меркурий. Два спутника Марса — Фобос и Деймос — имеют неправильную форму, напоминая небольшие астероиды. До сих пор, как о происхождении Луны, так и о происхождении спутников Марса нет ясности.
Вспоминая теорию Альвена и Аррениуса об образовании вторичных тел возле первичного, обнаруживаем, что в случае земной группы планет ее предсказания не оправдываются. Действительно, Земля имеет достаточно сильное собственное магнитное поле и, согласно этой теории, около нее должны были образоваться примерно пять небольших спутников. В своей книге шведские астрофизики посвятили этой загадке специальную главу. Они полагают, что Луна начала формироваться как самостоятельная планета, но ее струйный поток в силу невыясненных обстоятельств располагался в непосредственной близости с более мощным струйным потоком, в котором формировалась Земля. Струйные потоки пересеклись и их взаимодействие завершилось тем, что струйный поток Луны был захвачен струйным потоком Земли. Дальнейшее формирование этих планетных тел шло в совместном процессе. Вторжение Луны в окрестности Земли прекратило процесс формирования там вторичных тел и вместо еще одной внутренней планетной системы появилось сообщество планеты и планетоподобного спутника.
Есть и Другие предположения. Так, высказывается гипотеза о захвате Луны, сформировавшейся как планета, Землей. Но захват одного небесного тела другим — событие неординарное и маловероятное. Оно оставляет свой отпечаток, обнаруживающийся в особенностях орбиты захваченного спутника. Современная же орбита Луны не несет на себе такого отпечатка и не укладывается в гипотезу захвата. В этой связи любопытно отметить, что существует «контргипотеза» захвата спутника, согласно которой предлагается рассматривать Меркурий в качестве бывшего планетоподобного спутника Венеры, покинувшего «хозяйку» и повысившего свой статус до равноправной планеты.
Еще одна группа гипотез предлагает варианты катастрофического происхождения Луны. Так, в самые последние годы М. Кипп и X. Мелох (США) выдвинули предположение, что Луна появилась в результате касательного столкновения Протоземли с Протомарсом на заре истории этих планет. Сокрушительный удар вызвал отделение громадного куска вещества из того места Протоземли, где сейчас расположена впадина Тихого океана. Отделившийся кусок и стал зародышем Луны Потеря же Землей части своего вещества привела к наблюдаемому неравномерному распределению ее массы. Это не единственная гипотеза об отделении Луны от Земли в результате катастрофического события древности.
Не менее загадочно появление у Марса спутников. Гипотеза о захвате двух небольших астероидов встречает трудности, поскольку орбиты этих спутников не несут следов захвата. С другой стороны, почти не вызывает сомнения тот факт, что Фобос постепенно сближается с планетой и через несколько миллионов лет упадет на нее. Неустойчивость орбиты Фобоса заставляет предполагать, что этот спутник присоединился к планете, а не сформировался вместе с нею.
Три из четырех планет земной группы обладают заметной атмосферой. Атмосфера каждой планеты несет отпечаток особенностей ее развития. Атмосфера Земли кардинально отличается от атмосфер других планет: в ней мало содержание углекислого газа, высоко содержание молекулярного кислорода и относительно велико содержание паров воды. Две причины создают выделенность атмосферы Земли: вода океанов и морей хорошо поглощает углекислый газ, а биосфера насыщает атмосферу молекулярным кислородом, образующимся в процессе растительного фотосинтеза. Подсчеты показывают, что если освободить всю поглощенную и связанную в океанах углекислоту, убрав одновременно из атмосферы весь накопленный за счет жизнедеятельности растений кислород, то состав земной атмосферы в своих главных чертах стал бы подобным составу атмосфер Венеры и Марса.
Относительно малые размеры Марса не позволили ему удержать плотную атмосферу. Возможно, что раньше, когда шли процессы активного выделения газов из недр планеты, атмосфера Марса была намного плотнее, чем теперь. Условия у его поверхности были более мягкие, без столь резких перепадов дневных и ночных температур. В марсианской атмосфере очень мало паров воды, соответственно отсутствует облачность. Но движения разреженной атмосферы временами достигают такой силы, что в общепланетном масштабе возникают мощные пылевые бури, поднимающие массы песка на высоту многих километров. Тогда поверхность планеты надолго скрывается за непроницаемой завесой.
В атмосфере Земли насыщенные водяные пары создают облачный слой, охватывающий значительную часть планеты. Облака Земли входят важнейшим элементом в круговорот воды, происходящий на нашей планете в системе гидросфера-атмосфера-суша. А вот облачность Венеры полностью закрывает поверхность мощным слоем, но у нее другая природа и структура, чем у облачности Земли. Спускаемые аппараты космических кораблей «Венера» впервые прошли через всю толщу венерианской атмосферы и сообщили подробные сведения, о структуре и составе облачности в ней. Основная масса облаков сосредоточена на высотах от 49 до 70 километров над поверхностью планеты, но сами облака скорее похожи на туманную дымку, так как не очень сильно задерживают солнечный свет. На поверхности Венеры, вопреки ожиданиям, относительно светло, как в светлый пасмурный день на Земле, там хорошо видны тени от камней и от самих спускаемых аппаратов. Высотные слои венерианской атмосферы движутся вокруг планеты с высокой скоростью, полный оборот они совершают всего за четверо земных суток. В этих слоях обнаруживаются признаки турбулентных движений. Но около самой поверхности планеты царит относительный покой.
Состав венерианской облачности экзотичен. Облака образованы аэрозольными частицами размером 2-3 микрона, их средняя концентрация составляет 100-200 частиц/см3. В основном это капли 75-ти процентной серной кислоты с небольшой примесью плавиковой и соляной кислот. Такой состав предположительно возник в период бурной вулканической деятельности, сопровождавшейся выбросами в атмосферу сернистых, фтористых и хлористых газов вместе с капельками воды. Перемешиваясь и вступая в химические реакции, эти компоненты создавали конечные продукты, конденсировавшиеся в той части атмосферы, где температурные условия оказывались наиболее подходящими для этого. Газы подобного же состава вместе с парами воды выбрасываются из недр Земли во время извержения вулканов, но они эффектривно поглощаются океанами, не задерживаясь надолго в атмосфере.
Нет сомнения, что гидросфера Земли, возникшая на самых ранних стадиях формирования планеты, играла и продолжает играть ведущую роль в образовании на ее поверхности условий, полностью отличных от существующих на Марсе и Венере. Но почему ни на Марсе, ни на Венере нет ничего похожего на земную гидросферу? Здесь пока можно лишь строить догадки. Например, Земля и Венера очень близки по своим размерам и средней плотности. Похоже, что на ранней стадии формирования этих планет имел место критический эпизод, некая точка бифуркации, от которой развитие Земли и Венеры пошло расходящимися курсами. Возможно, что свою роль в этом сыграла близость Венеры к Солнцу: его могучее воздействие сначала задержало формирование гидросферы, а накопление в атмосфере углекислого газа создало парниковый эффект, необратимый разогрев планеты, окончательно воспрепятствовавший появлению на ее поверхности жидкой воды. В наши дни в атмосфере Венеры не находят заметных количеств паров воды. Вызвано ли это тем, что с самого начала вода содержалась на планете в малых количествах, или существовал мощный канал ее утечки? В этом еще предстоит разобраться. Не исключено, что отсутствие гидросферы, очень медленное обратное вращение и отсутствие своего магнитного поля у Венеры — все это разные следствия некоей общей причины, породившей различия в путях развития Венеры и внешне схожей с ней Земли.
Что касается Марса, то на его поверхности существуют следы того, что в прошлом, в пределах примерно последнего миллиарда лет, он имел свою гидросферу. Высказываются даже предположения, что примерно три миллиарда лет назад на Марсе существовал океан. В наши дни вода в виде инея и льда обнаружена в полярных шапках этой планеты. Возможно, значительные количества воды скрываются в многометровых приповерхностных слоях вечной мерзлоты, но прямые доказательства этого пока отсутствуют. Если подозрения исследователей о значительных запасах воды на Марсе и о существовании раньше на нем гидросферы подтвердятся, то реальными станут предположения об иных, чем теперь, условиях на его поверхности и в атмосфере в отдаленном прошлом. Это порождает осторожную надежду на возможное существование каких-то форм жизни в те далекие времена.
Рельефы поверхности Земли и двух ближайших к ней планет существенно различны, что объясняется, прежде всего, различиями вулканических и геологических процессов на каждой из них. Не без основания считается, что тектоническая активность может служить мерилом уровня жизнеспособности планеты в целом. Сокращение, а тем более прекращение такой деятельности рассматривается как признак умирания планеты, завершения цикла ее эволюционного развития. Ведь суть такого развития — активный обмен веществом и энергией между недрами и поверхностью планеты, в ходе которого формируется и поддерживается атмосфера, гидросфера и господствующие типы рельефа поверхности. С прекращением тектонической деятельности планета превращается в мертвое небесное тело, на котором преобладают процессы деградации.
На Земле тектонические процессы активно протекают и в наши дни, ее геологическая история далека от завершения. Время от времени отголоски планетной деятельности проявляются с такой силой, что вызывают локальные катастрофические потрясения, отражающиеся на природе и человеческой цивилизации. Палеонтологи утверждают, что в эпоху ранней молодости Земли ее тектоническая активность была еще выше. Современный рельеф планеты сложился и продолжает видоизменяться под влиянием совместного действия на ее поверхности тектонических, гидросферных, атмосферных и биологических процессов. На других планетах такое сочетание факторов отсутствует.
Рельеф земной поверхности в целом характеризуется глобальной асимметрией двух полушарий (северного и южного): одно из них представляет собой гигантскую депрессию, заполненную водой. Это — океаны, занимающие более 70% всей поверхности. В другом полушарии сосредоточены поднятия коры, образующие континенты. Океаническая и континентальная разновидности коры отличаются и по возрасту, и по химикогеологическому составу. Понятно, что рельеф океанического дна отличен от континентального рельефа.
Систематические исследования морского и океанического дна стали возможными лишь в самое последнее время. Они уже привели к новому пониманию глобального характера тектонических процессов, происходящих на Земле. Средняя глубина мирового океана близка к 4 км, отдельные впадины достигают в 3 раза большей глубины, а отдельные вершины и вулканические конусы значительно возвышаются над поверхностью воды. Главная достопримечательность океанического рельефа — глобальная система срединных хребтов, тянущаяся на десятки тысяч километров. Вдоль их центральных частей протянулись разломы, так называемые рифтовые зоны, через которые из мантии на поверхность выходят свежие массы вещества. Они раздвигают океаническую кору, формируя ее в процессе непрерывного обновления. Возраст океанической коры не превышает 150 миллионов лет. Другая характерная особенность процесса — существование зон субдукции, где океаническая кора погружается под одну из островных дуг (например, под Курильскую, Марианскую и другие) или под край континента. Зоны субдукции характеризуются повышенной сейсмической и вулканической деятельностью.
Рельеф континентальной части планеты более разнообразный: это равнины, возвышенности, плато, горные хребты и огромные горные системы. Отдельные участки суши лежат ниже уровня океана (например, район Мертвого моря и некоторые другие), отдельные горные вершины подняты над его уровнем на 8-9 км. Согласно современным воззрениям, континентальная кора вместе с подстилающими слоями мантии образует систему литосферных континентальных плит. В отличие от литосферы океанов, континентальные плиты имеют очень древнее происхождение, их возраст оценивается в 2,5-3,8 миллиарда лет. Центральные части некоторых континентальных плит имеют толщину до 250 км и опираются на нижнюю мантию. Перемещения таких плит не превышают 1-2 см в год.
Другие плиты имеют толщину от 15 до 80 км, они смещаются по горизонтали на расстояния от 2 до 11 см в год. На границах литосферных плит, называемых геосинклиналиями, происходит либо сжатие, либо растяжение коры, что зависит от направления местного горизонтального смещения плит.
Рельефы поверхности Марса и Венеры формировались в иных условиях, чем на Земле. Отсутствие гидросферы исключает разделение их коры на океаническую и континентальную. Исторически иначе происходила и тектоническая деятельность на этих планетах. На Марсе в наши дни не обнаруживается вулканическая активность, но имеются яркие свидетельства того, что примерно сто миллионов лет назад она была еще довольно бурной. От той поры сохранились конусы потухших вулканов, покрытия лавами обширных районов поверхности, характерные разломы и сбросы марсианской коры.
Одним из следствий затухания вулканической деятельности, возможно, стало резкое сокращение поступления газов из недр планеты в атмосферу, что послужило причиной потери значительной ее части. Ведь масса Марса явно недостаточна для удержания плотной атмосферы, необходимо восполнение потерь новыми поступлениями газов из недр планеты. Все говорит о том, что геологическая эволюция Марса завершилась.
У Марса, как и у Земли, наблюдается несимметричность фигуры, наличие двух полушарий с разным рельефом. Рельеф северного полушария равнинный, с хорошо выраженными признаками прошлой вулканической деятельности. Здесь располагаются крупнейшие вулканические конусы планеты, в их числе гигантские горы Арсия, Акреус, Павонис и Олимп. Параметры этих вершин вызывают уважительное удивление: диаметры их оснований достигают 500-600 км, высоты над уровнем средней поверхности 26-27 км, диаметры кратеров на вершинах — 60-100 км. Ничего похожего нет ни на Земле, ни на Венере. Район вулканов целиком покрыт застывшими лавовыми потоками. Южное же полушарие почти сплошь покрыто кратерами ударного происхождения, напоминая лунный ландшафт. Нет на Марсе чего-либо похожего на литосферные плиты, на геосинклитные области и другие особенности земной геологической картины.
Значительная часть поверхности Венеры — равнина, уровень которой почти не отклоняется от среднего радиуса планеты. На этом фоне выделяются две обширные горные области, названные Землей Иштар и Землей Афродиты. Их среднее поднятие над равниной достигает 4 км, а протяженность составляет несколько тысяч километров. Автоматические межпланетные станции «Венера-15 и -16», ставшие искусственными спутниками Венеры, подробно исследовали рельеф планеты на всей области Земли Иштар и в ряде равнинных областей. Сжатый анализ результатов исследований дан в статье В. Л. Барсукова и А. Т. Базилевского. Из него следует, что в горных областях Венеры существуют геологические структуры и образования, указывающие на сходный характер процессов горообразования на Венере и Земле. Это складчатые смятия коры, появившиеся при горизонтальных ее сжатиях; диагонально расположенные хребты и структуры типа рифтовых зон, возникшие в результате разрывов пород поверхности при горизонтальных растяжениях; тектонические кольцевые структуры размером от 200 до 600 км, названные «венцами Венеры» и напоминающие овальные структуры в областях развития древнейших пород Земли. Ни одна из таких структур не обнаружена на Марсе, видимо они присущи более крупным планетам.
Средний возраст исследованной территории Венеры оценивается в 1 миллиард лет. Процессы разрушения поверхностных структур, так бурно протекающие на Земле, на Венере идут удивительно медленными темпами: за миллиард лет разрушенный слой не превысил нескольких десятков метров. Такие темпы разрушения Характерны для малых безатмосферных планет типа Меркурия. В случае Венеры причина стабильности — отсутствие гидросферы и окислительной атмосферы, отсутствие заметной тектонической деятельности в этот период времени. Подтверждено, что теперешнее раскаленное состояние поверхности, укрытой углекислой атмосферой, длится на Венере не менее трех миллиардов лет. Так что господствовавшая каких-нибудь 30-40 лет назад убежденность, что таинственная Венера — молодая планета, только вступающая в пору расцвета своей геологической истории, оказалась несостоятельной. Венера миновала пору активного планетного развития и в этом отношении она близка к Марсу. Но возможно, что незначительная вулканическая деятельность еще проявляется в ограниченных областях планеты.
Более подробные сведения о химико-минералогических составах планет земной группы читатель найдет в уже упоминавшейся книге М. Я. Марова40. Проводимое там сопоставление их минералогических составов показывает, в частности, что при заметных различиях обнаруживается также и закономерное сходство: на этих планетах основным геологообразующим процессом было тектоническое проявление планетной жизнедеятельности. Но ни на Венере, ни на Марсе нет ничего похожего на земные граниты, породу, входящую в состав континентальной коры. Остальные отличия следует отнести на счет присущих только Земле гидросферы, окислительной атмосферы и биосферы.
Предварительные итоги сравнительного сопоставления Земли, Венеры и Марса можно, пожалуй, сформулировать так.
1. Ни на Венере, ни, по-видимому, на Марсе нет даже простейших форм жизни. Остается открытым вопрос о возможном существовании каких-то форм жизни на Марсе в отдаленном прошлом.
2. Только на Земле существует мощная гидросфера, сформировавшаяся одновременно с планетой. На Марсе в прошлом предположительно существовала разновидность гидросферы, на Венере ее, скорее всего, никогда не было.
3. В современную эпоху только Земля остается «живой» планетой, геологическое развитие которой продолжается и проявляет себя, в частности, в активной тектонической деятельности. Марс и Венера в прошлом прошли через период бурной сейсмической и вулканической активности, но на Марсе она прекратилась несколько сот миллионов, а на Венере — более миллиарда лет назад. Обе эти планеты, скорее всего, завершают или уже завершили цикл своего эволюционного развития.
4. Многочисленные признаки говорят о том, что процессы в недрах Земли протекали и продолжают протекать иначе, чем у Венеры и Марса. На это указывают такие факты, как существование континентальной коры с гранитными породами, как явно выраженные литосферные плиты с их перемещениями под действием глубинных процессов, как существование у Земли относительно мощного магнитного поля.
Успехи науки и техники сделали доступным прямое изучение планет Солнечной системы, открыв принципиально новые возможности для сравнительного познания нашей собственной планеты. Тем самым открыта новая страница в постижении окружающего нас мира, но на этой странице пока записаны лишь первые строки. Все еще остается нерешенным особенно волнующий воображение вопрос: что выделило Землю среди семейства планет одного с ней типа так, что она смогла стать обителью жизни? Поиск ответа на этот вопрос может проходить только на путях движения от частного к общему, от планеты Земля с существующей на ней жизнью к осознанию космической природы жизни, этого важнейшего звена самоорганизации вещества в процессе развития материи.
Материал с сайта http://nashivkosmose.ru . Мы ждем вас на нашем сайте.
У вас есть сотовый телефон и вам негде взать контент для него , мы ждем вас на нашем сайте где вы сможете скачать множество полезных вещей для вашего сотового. Все для телефона на http://cmobile.ru .
|
| Категория: Статьи и Новости | Добавил: ant2 (13.03.2010)
|
| Просмотров: 2857 | Комментарии: 1
| Рейтинг: 0.0/0 |
|
|
|
