Сравнительная планетология: что она изучает
Статья написана Павлом Чайкой, главным редактором журнала «Познавайка». С 2013 года, с момента основания журнала Павел Чайка посвятил себя популяризации науки в Украине и мире. Основная цель, как журнала, так и этой статьи – объяснить сложные научные темы простым и доступным языком
Конечно, изучение планет чрезвычайно интересно само по себе, но не следует забывать о том, что его главный результат заключается в познании нашей собственной Земли, ее давно минувшего детства, следы которого почти не сохранились в ходе бурных и длительных геологических преобразований. Однако знание этих древнейших процессов совершенно необходимо для понимания всей последующей геологической истории Земли, для практической деятельности человека.
Выдающийся украинский ученый академик В. И. Вернадский утверждал, что в геологии нет начала и нет конца. Эта мысль была правильна не только в его время, когда геологи знали историю планеты за период лишь в полтора миллиарда лет, но она правильна и сейчас, когда этот срок увеличен более чем вдвое. За первые 300—600 миллионов лет земная твердь расслоилась на ядро, мантию и кору, ее низины заполнились океанами, планета окуталась газовой атмосферой, куда вошел кислород, а в прогретой Солнцем воде забурлила жизнь. Дальнейшие же миллиарды лет не внесли ничего принципиально нового в естественную историю. Это уже была собственно «земная» эволюция. Влияние космических катастрофических событий в эти эпохи стало много слабее.
На поверхности Луны, где нет ни дождей, ни ветров, сама природа создала огромный геологический музей. Здесь прямо на поверхности лежат породы, возраст которых три- четыре миллиарда лет. И сегодня проще слетать за четыреста тысяч километров, чем пробиваться через считанные километры твердой земной коры. Лунные же кратеры — это отображение событий, которые, очевидно, происходили и на Земле на ранних этапах ее истории, но следы которых были уничтожены геологическими процессами. Поэтому изучение покрытых кратерами поверхностей Луны, Марса, Меркурия — это взгляд в далекое прошлое Земли.
Геохимики твердо уверены в том, что наша планета в целом никогда не была жидкой. Но отдельные участки ее недр были в прошлом расплавлены и, возможно, не один раз. Академик Александр Павлович Виноградов разработал применительно к Земле теорию так называемого зонного плавления. Тепло радиоактивного распада расплавляло планету по частям, и тогда тяжелые элементы накапливались в глубинах, а легкие всплывали, чтобы создать кору. Кирилл Павлович Флоренский, учитывая многочисленные метеоритные оспины на лунном лике, считает, что процесс разделения вещества на Земле на ранних этапах ее развития был ускорен ударами падающих с неба метеоритных тел.
Энергия, выделявшаяся при этих крупных и мелких катастрофах, плавила земную твердь, освобождая газы и воду. И вместе с ростом планеты, притягивающей из космоса материал, росли синхронно и гидросфера, и атмосфера. Метеоритный дождь был так интенсивен, особенно в то время, когда воздушная рубашка еще не защищала Землю, что каждый квадратный метр ее поверхности много раз под этими ударами неба «терял твердость». Так происходило разделение вещества.
Любопытно, что исследования лунного грунта — реголита обнаружили иные свойства, чем у земной коры. В отличие от последней реголит обогащен тугоплавкими элементами. Это расхождение объясняется, по мнению К. П. Флоренского, не другой «технологической схемой» дифференциации пород, а разницей масс. Выделившиеся при ударах метеоритов легкоплавкие компоненты переходили в газообразное состояние и частично терялись в слабом гравитационном поле Луны. Земное же притяжение цепко удерживало испарившееся вещество.
Поскольку мы знаем о наших ближайших соседях по Солнечной системе не очень много, то иногда новое знание не проясняет положение, а только усложняет его. Так, например, безводность Венеры, опрокинувшая все предсказания ученых, вновь заставила задуматься о происхождении земных океанов. Почему наша планета такая водная — пока не ясно. И если Марс окажется сухим, то возникнет проблема, которую как-то придется решать.
«Со времен Адама,— замечает Кирилл Павлович,— все проблемы находили какое-то объяснение. Так уж устроен человек, существо изобретательное. Но вот вопрос, насколько наши ответы согласуются с природой».
Да, сегодня в планетологии с объяснениями следует быть особенно осторожным, так как смелые гипотезы очень быстро опровергаются прямыми экспериментами. Ведь теперь астрономия – наука экспериментальная. Среди проблем, которые планетологи пытаются решить таким путем, числится и проблема образования ядра. До сих пор не ясно, то ли оно создавалось еще на стадии сгущения первоначальной туманности, то ли возникло из-за неоднородностей при аккреции, когда уже сложившаяся планета стягивала из окружающего пространства обломки материи. Сравнивая состав упавших на Землю метеоритов, можно попытаться ответить на этот вопрос о ранней стадии эволюции планеты.
Академик Леон Абгарович Орбели писал по поводу биологических систем: «Структура высокоспециализированного органа заключает в себе всю историю его развития». В какой- то мере эта мысль верна и для геохимических объектов.
Сегодня изучение планет опирается на успехи науки геохимии. Глубокое бурение, изучение дна океанов, исследование тектонической активности — все это достижения весьма важные не только для глобальной геологии, но и для космической. Однако нет никакого сомнения в том, что в самом недалеком будущем начнется обратный процесс — использование данных, полученных при изучении других планет, для расшифровки особенностей происхождения земных образований. Это влияние имеет большое значение и сейчас. По всей видимости, распределение на данном шаре многих полезных ископаемых связано с очень ранними стадиями эволюции планеты. Скорее всего, именно сравнительная планетология позволит осмысленно подойти к самой прагматической задаче геологической науки — где искать железо, никель, уран…
Существует целый ряд проблем, являющихся для околосолнечных планет внутрисемейным делом. Только сопоставление многочисленных информационных данных позволит сделать вывод не по одной точке — земной, а по целому ряду. И тогда земное и небесное, геология и космология сольются в единую науку о планетных телах.
Автор: А. П. Виноградов.