С космическим путеводителем по Земле

на куски. Разорванная газовая вуаль и образует туманности и облака.

Подробней мы знаем о поведении нашей ближайшей звезды. Звёзды подобные Солнцу и более слабые называют карликами. Их проявления весьма скромны. Но именно солнечному выбросу, скорее всего, обязана образованием наша Солнечная система.

Происхождение Земли не исключительно. Подобная родословная имеется и у других планет. Космическая техника сделала возможным прямые контакты с небесными «соседями» Земли. Американские астронавты и советские автоматические межпланетные станции доставили на Землю образцы лунных пород. Сравнительный анализ вещества метеоритов, лунного грунта и пород земной коры позволил сделать вывод об их едином происхождении. Особенно точно подчёркивал их общность изотопный состав. Изменения изотопного состава позволили рассчитать и возраст Земли. Он оценивается в 4,55—0,05 миллиарда лет. Такой же возраст и у большинства метеоритов.

Процесс рождения околосолнечных планет представляется теперь следующим образом. Исходный строительный материал выбросило Солнце – высокотемпературное протопланетное газовое облако сконденсировалось сначала в капли расплава. Метеориты – каменные хондриты – как раз и содержат застывшие капли подобного вещества. Формированием астероидов и планет занялось затем гравитационное поле. Первоначально были образованы холодные небесные тела. Потом начался их внутренний разогрев, при этом роль источников тепла сыграли радиоактивные элементы: уран, торий, калий.

Известная в металлургии зонная плавка похожа на ту, что совершалась в недрах планет. При зонной плавке каменных метеоритов в лабораторных условиях получали легкоплавкую фракцию (в Земле подобная фракция поднималась вверх, образуя базальтовую кору) и тугоплавкую (такая в Земле составила мантию), к тому же ещё выделялись газы и пары воды. Именно так и была образована мощная мантия и алюмосиликатная кора, а дегазация вещества верхней мантии породила первичные атмосферу и океан. Извержения вулканов в наши дни подтверждают описанную картину: они изливают базальт, выделяя пары воды, серы, углекислоты.

Появление жизни на Земле преобразовало первичную атмосферу планеты, заменив преобладающую в ней углекислоту на кислород. Переплавленное мантийное вещество образовало земную кору. Сейсмическое просвечивание установило слоистое строение Земли. Названия её составляющих точно отражают суть. Примерно половину земного радиуса занимает ядро, состоящее в основном из железа с примесью никеля и кремния. Оно составное: до глубины пять тысяч километров – жидкое, а ниже – твёрдое. Ядро одето в силикатно-окисную мантию, которая сверху покрыта слоистой каменной оболочкой – земной корой. Под материками она достигает 70 километров, под океанами – не более 10 километров.

Восемь больших планет входят в Солнечную систему. Земля относится к четырём близлежащим, внутренним. Замыкающим Солнечную систему считался Плутон, но он был по современным понятиям отнесён к карликовым планетам, и дальше всех из планет системы от Солнца уходит Нептун.

Дальше расположена область комет, образующихся в спиральных рукавах Галактики и захватываемых Солнечной системой при прохождении через рукава. Кометы иногда называют «блуждающими льдами». Действительно, ядра комет представляют смесь различных льдов с вкраплением твёрдых частиц и метеоритов.

При приближении к Солнцу происходит возгонка ядра кометы и у неё появляется направленный от Солнца хвост. Хвосты комет нередко вытягиваются на сотни миллионов километров. Но плотность их невелика (значительно меньше плотности воздуха). Земля свободно проходит сквозь кометные хвосты. Вблизи Солнца комета гибнет, образуя метеорный поток. Столкновения с ним в большинстве случаев наблюдаются в виде звёздного дождя на ночном небе.

Зарегистрированы случаи падения комет на Солнце. При этом возникает вспышка, и в спектре Солнца появляются эмиссионные линии кометного вещества. Космическая техника позволила провести зондаж кометного ядра, сначала в пролётном варианте. В марте 1986 года советские автоматические межпланетные станции «Вега-1» и «Вега-2» прошли вблизи ядра кометы Галлея, на удалении от него в 8900 и 8000 километров.

Структура кометных ядер не наблюдается с Земли. Сближение с кометой позволило поближе познакомиться с ядром. Оно оказалось монолитным телом неправильной формы (14 километров по большой оси и семь километров в поперечнике). Ежесуточно его поверхность покидает несколько миллионов тонн водяного пара. Космический «айсберг» покрывает пористая пылевая корка. Она окрашивает ядро в чёрный цвет и имеет температуру в 100 тысяч гpадусов. Корка состоит из пылинок, осевших из льда при таянии.

В потоке, отходящем от ядра кометы, преобладает водяной пар, имеются атомы вoдopoдa, кислорода, углерода, молекулы углекислоты, гидроксила, циана. Твёрдые частицы содержат углерод и металлы: натрий, магний, кальций, железо. Ежесуточно ядро кометы покидают около миллиона тонн пылевых частиц. В большинстве своём они имеют размер в сотые доли микрометра. Газ, истекающий из ядра кометы, ионизируется и образует гигантские плазменные образования, которые изменяют движение «солнечного ветра».

Дистанционное изучение комет было продолжено космическими аппаратами европейского и японского космических агентств и NASA. Затем в 2004 году к комете Чурюмова – Герасименко, открытой советскими учёными в 1969 году, отправилась автоматическая научная станция Европейского космического агентства – «Розетта». К комете станция летела десять лет, преодолев 6,4 миллиарда километров. Станция стала спутником ядра кометы, а её зонд «Филы» сел на поверхность кометы.

Комету фотографировали, бурили, просвечивали. На её поверхности были найдены лёд и органическое вещество. Вода с кометы отличалась от земной. В ней было в три раза больше тяжёлого водорода – дейтерия. Это ставило под сомнение гипотезу, что воду на нашу планету занесли кометы.

Не всегда столкновения с остатками комет проходят бесследно. Встреча с астероидом способна породить тектонические катаклизмы, оледенение, изменение магнитного поля Земли. Возможна даже «химическая атака» – выпадение в атмосфере кометных солей цианистой кислоты.

Столкновения с крупными метеоритами крайне редки. О них рассказывают следы на поверхности земного шара. Астроблемы – «звёздные раны» – находят в разных местах Земли. В Гудзоновом заливе в Канаде, в Африке и Антарктиде обнаружены гигантские кольцевые провалы диаметром в сотни километров.

Не всегда можно с уверенностью определить происхождение кратеров. Их могли образовать вулканические извержения. Правда, вулканизм при столкновении Земли с крyпными небесными телами может дополнить удар. Например, в сибирском кратере Попигай (диаметром в 100 километров) на поверхность выброшены породы с глубины пять километров. При ударе крупного метеорита может образоваться глубинный разлом – проводящий канал для извержения.

Сама энергия метеоритов, летящих с космической скоростью, при столкновении вызывает взрыв. При этом плавится и испаряется и сам метеорит, и породы в месте удара. Считается, что на ранней стадии истории Земли метеоритный поток был значительно интенсивнее. Найдены метеориты, возраст которых сравним с возрастом Земли. В Антарктиде обнаружен «звёздный» осколок, возраст которого составил 4,6 миллиарда лет. А самым старым метеоритом считается углистый метеорит Альенде, упавший в Чиуауа в Мексике. Его тугоплавкий состав из оксидов кальция и алюминия сконденсировался примерно 4,567 миллиарда лет назад. Эрозионные процессы постепенно стирают следы столкновений. Сравнительная планетология отмечает аналогию состояния поверхности ранней Земли с поверхностями Луны и Марса, на которых следы от ударов не стёрты.

В индийском штате Махараштра имеется один из нескольких на Земле метеоритных кратеров в базальте. Образован он сравнительно недавно – около 50 тысяч лет тому назад. Вулканическая деятельность в этом районе прекратилась за десятки миллионов лет до этого события, и кратер в твёрдой породе являет собой как бы чистый образец результата соударения. Метеорит, ударивший в это место, был невелик. Он образовал в базальте кратер глубиной 150 метров и диаметром два километра. Всего на планете обнаружено около двухсот крупных ударных кратеров, из них около двадцати расположено на территории СНГ. В последние годы метеоритные кратеры научились отличать по присутствию в них минералов коэсита и стишовита, не встречающихся в обычных условиях, а возникающих при ударах в условиях высоких температур и давлений, превышающих 40—80 тысяч атмосфер.

С космических орбит удаётся наблюдать и скрытые наносами кратеры. Воронки, похожие на лунные, обнаружены, например, на севере Африки и в других местах Африканского материка.

«Небесные камни» легче обнаруживают себя в пyстынях и приполярных областях. Частицы, вкрапленные в лёд у Южного полюса, напоминают о взрыве в районе реки Тунгуски в 1908 году. Во льду на глубинах 10—13 метров, соответствующих 1908—1909 гoдам, присутствует большое количество элемента иридия, который входит в состав метеоритов, а на поверхности Земли встречается очень редко.

О тунгусской загадке существует много гипотез. По одной из них, над Сибирью в 1908 году взорвалась, войдя в плотные слои атмосферы, голова кометы. Взрывом, мощность которого оценивается в десять мегатонн, размётано в атмосфере семь миллионов тонн пыли.

Существует в числе прочих и такая маловероятная гипотеза, по которой причиной взрыва был обыкновенный природный газ. 2,5 миллиарда кубометров газа просочилось через разлом в атмосферу. Смешавшись с воздухом, горючий газ образовал взрывчатую смесь, через которую прошёл грозовой фронт. Взрыв произвёл разрушения и закрыл разлом.

Более удивительно звучит гипотеза о крупном каменном метеорите, прошившем атмосферу по скользящей траектории и породившем разрушительную ударную волну. Похожий ныряющий манёвр для гашения подлётной скорости реализован в полётах советских «Зондов», выполнявших облёты Луны. Возможно, что то же произошло при встрече естественных небесных тел. Полёт гигантского метеорита в атмосфере сопровождался абляцией – оплавлением (при этом он вёл себя подобно теплозащитной обмазке космических спускаемых аппаратов), о чём свидетельствуют застывшие капельки расплава в районе катастрофы.

15 февраля 2013 года в окрестностях Челябинска, войдя под острым углом в атмосферу, взорвался суперболид. Событие, наблюдаемое современниками, стало самым большим после Тунгусского метеорита. С Землёй столкнулись фрагменты астероида. Спустя полминуты движения в атмосфере небесное тело разрушилось. Взрыв его в тротиловом эквиваленте оценивался в 460 килотонн. Были ранены, в основном осколками выбитых окон, 1613 человек. Ударная волна дважды обошла земной шар. Осколок метеорита весом в полтонны был обнаружен в озере Чебаркуль.

Однако не крупные метеориты определяют поступление на Землю космического вещества. Основной приход его – в виде пыли.

Вопрос о микрометеоритах волновал космических пилотов. Первые же полёты подтвердили крайнюю редкость достаточно крупных космических «градин». Но, помимо прогноза, необходимого для практической космонавтики, существовал один из вопросов анкеты Земли: поправляется наша планета или, наоборот, худеет с возрастом?

Дело в том, что молекулы верхней атмосферы испаряются в космос. Планета «дышит», выдыхая вещество в космическое пространство. Но метеорное поступление даёт прибавку в весе. Каков итоговый баланс? Оценки метеорных осадков в доспутниковую эпоху определили около десяти тонн в сутки. Конечно, в подобных прикидках неизбежны ошибки, но на этот раз ошибка была очень велика.

Сомнения в метеорном «приходе» вещества зародили полярные исследователи. Находки крохотных магнитных шариков породили проблему их происхождения. Под микроскопом они выглядели застывшими каплями. Спектральный анализ подтвердил их металлический состав. В глубоководных океанских отложениях также нашлись подобные шарики. Откуда они? Что это, вулканическое вещество или кoсмическая пыль?

Родословная микрочастиц выяснялась очень тщательно. Собирали их вблизи вулканов, проводили сравнительные анализы. В вулканической пыли находили множество сфероидов, oднaкo правильных шариков встречалось мало. В ледниках и глубоководной красной глине их было в тысячи раз больше.

Спор решили вынести в «высшие инстанции» – верхние слои атмосферы. Одновременно проводилась лазерная локация пограничных участков атмосферы. Совместные усилия нарисовали такую картину.

В космосе идёт снег. Серые, рыхлые пылевые хлопья кружатся в околоземном пространстве. На высоте около семидесяти километров они пропадают. Но и эти иcчезающие невидимки играют важную роль в балансе Земли.

Ловушки спутников собирали космических пришельцев. Это были твёрдые крупицы и пылевые «снежинки» с мизерной плотностью. Твёрдое вещество всё-таки достигало поверхности планеты каменным и металличеcким градом или капельками внеземного расплава, но процесс «таяния снежинок» наблюдать не удавалось.

Частицы, пойманные спутниками, имели растерзанный вид. Тела их усеяны дырами – результатами взаимных столкновений. Число и размеры отверстий соответcтвуют строгим закономерностям. Наиболее часты мелкие отверстия, соответствующие космической мелочи, которая и играет главную роль в весовом балансе Земли.

Пыль – одно из наиболее распространённых состояний мирового вещества. Она участвует в круговороте Вселенной. В пылевом космическом океане купаются звёзды; планеты совершают своё движение по пыльным «тропинкам» околозвёздного пути. Пыль опускается на планету, и масса Земли растёт, а поступающее космическое вещество, возможно, является и микроэлементной подкормкой живого «огорода» Земли.

Земли достигают, не сгорая, только крупные метеориты. При массе свыше сотен граммов они образуют светящийся след. Остаток метеорного тела, не испарившийся в атмосфере, называют метеоритом. Со скоростью 160—320 километров в час врезается он в Землю. Явление это редкое, от звёздной мелочи защищает атмосфера, но существуют и другие защитные оболочки Земли.

На Землю из космоса постоянно обрушивается лавина элементарных частиц. На дальних подступах частицы встречают магнитное поле планеты. Заряженные частицы навиваются на магнитные силовые линии и остаются в околоземном пространстве, колеблясь между северными и южными широтами.

Открытые спутниками огромные области околоземного пространства, заполненные заряженными частицами, – радиационные пояса Земли – были исследованы с помощью спутниковой аппаратуры. Гигантское тело вращения в разрезе имеет вид полумесяца, опирающегося «рогами» на полярные области Земли. Этот ближайший пояс планеты удалён от её поверхности у экватора над Атлантикой на 500 километров, над Индонезией – на 1300 километров, а его верхняя размытая граница – в десяти с лишним тысячах километров от поверхности Земли. Казалось, это далеко от накатанных спутниковых траекторий, и в особенности от низких орбит орбитальных станций.

Однако, оказывается, в районах магнитных аномалий пояса прогибаются к Земле. В районе Бразильской магнитной аномалии внутренний радиационный пояс опускается до 200 километров. Работавший на «Салюте-6» гамма-телескоп «Елена» обнаружил в ближайшем радиационном поясе Земли наличие высокоэнергичных электронов. И ближний пояс, и расположенный выше – электронный тормозят галактические космические лучи, способствуя не только радиационной безопасности космических полётов, но и безопасности всей Земли.

О воздействии Солнца на верхние слои атмосферы можно судить по полярным сияниям, вспыхивающим при высыпании частиц из радиационных поясов во время магнитных бурь. Количественные замеры помогла выполнить спутниковая аппаратура.

В верхних слоях атмосферы существует защитный озоновый слой, поглощающий губительное ультрафиолетовое излучение. Однако возможны моменты, когда распахиваются «окошки» защитных слоёв, например при прохождении планеты вблизи взорвавшейся новой звезды. Её мощнейшее излучение уничтожает озоновый слой, и это влечёт за собой гибель живого.

Величайшую загадку представляет исчезновение со сцены жизни огромных пресмыкающихся – динозавров. Они появились в триасе примерно 200 миллионов лет тому назад и заняли господствующее положение в животном мире. Сухопутные чудовища достигали веса 50 тонн, в длину 25—30 метров – бронтозавры, диплодоки, брахиозавры; ихтиозавры и плезиозавры обитали в морях; птерозавры – в воздухе. В Техасе был найден скелет огромного птерозавра. Размах его крыльев превысил 15 метров. Гигантский ящер, размером с современный самолёт, обитал 60 миллионов лет назад. Одновременно существовали и более мелкие формы. По сути дела, динозавров можно по праву назвать прежними хозяевами Земли. Они «правили» на планете 140 миллионов лет, а затем за довольно короткий исторический промежуток времени (миллион лет) исчезли с лица Земли.

Pяд гипотез пытается объяснить это «великое вымирание», не коснувшееся ни примитивных млекопитающих, уже начавших завоевание суши, ни птиц, ни рыб, ни растений.

Одни считают пpичиной изменение климата. Действительно, периоду исчезновения динозавров соответствует похолодание. Оно наступило не сразу, а как бы волнами, с промежутками потепления. Об этом свидетельствует многослойное строение скорлупы откладываемых динозаврами яиц. По ней видно, что наступало похолодание, и огромные пресмыкающиеся впадали в спячку; процесс образования скорлупы тормозился, затем следовало потепление и восстановление жизненных функций.

По мнению других, млекопитающие в борьбе за существование пожирали яйца динозавров. В гипотезах нет недостатка: увеличение кислорода в воздухе и отравление динозавров; изменение растительного покрова – распространение покрытосеменных растений, их способность синтезировать защитные ядовитые вещества; увеличение мутаций, проявившееся в росте толщины скорлупы яиц динозавров, которую не могли пробить новорождённые.

Среди гипотез есть и космическая. Согласно ей, у Солнца есть не наблюдаемый с Земли спутник – звезда Немезида. Она обращается поперёк эклиптики по сильно вытянутой орбите. Приближаясь к Солнцу, спутник-звезда возмущает «облако комет» и вызывает интенсивный кометный «дождь». И в результате с интервалом в 26 миллионов лет 3емля сталкивается с кометами.

Избыток иридия в слоях, возраст которых соответствует времени исчезновения динозавров, казалось, подтверждает эту гипотезу. Однако иридий не всегда имеет космическое происхождение. Извержение вулкана Килауэа на Гавайях в 1983 году тоже вызвало выпадение иридия. Сторонники вулканической версии вымирания динозавров связывают это явление с мощным извержением вулкана в районе Дeкана на полуострове Индостан, которое по времени совпадает с исчезновением динозавров.

Космические ритмы определяют ход многих земных процессов. Колебания солнечной активности влияют на выпадение осадков, сток рек, уровень озёр и морей. Кара-Куль – бессточное высокогорное озеро в северной части Памира. (LST_09282001_lrg)

С помощью спутников изучаются перемещения оси вращения земного шара, изменение скорости вращения Земли, движение тектонических плит. Полуостров Калифорния лежит в зоне активной тектоники. (nightland-5).

Не сверхъестественныe причины, а именно взаимосвязь земных процессов и событий во Вселенной объясняет многие загадки эволюции.