Знание-сила, 1997 № 03 (837)
Шрифт:
(Современный радиус Земли приблизительно равен шести с половиной тысячам километров.)
Таким образом, на основной стадии формирования Протоземли лишь низы примитивной мантии не подвергались ударам разнообразных тел. Очевидно: вместо широко распространенных моделей формирования планеты — «холодная начальная Земля» или «магматический океан» — должна рассматриваться компромиссная, но более сложная модель «умеренно горячей первичной Земли». Вместе с тем, на взгляд Андрея Витязева, пока преждевременно говорить о преемственности примитивной и современной нижних мантий.
В дальнейшем, при росте массы Земли от 0,7 до 0,95 процентов ее современной величины, средняя толщина слоя ударного перемешивания уже уменьшилась от тысячи до первых сотен километров. Вполне естественно, что с течением времени под первичной поверхностью Земли — пока примитивной коры, которая подвергалась ударам многочисленных тел,— началась термогравитационная
Простое разделение вещества планеты по плотности так бы и происходило до сегодняшнего дня, как это случилось (на ранних стадиях) с Марсом или Венерой. Однако на их поверхности нет рифтов и движущихся континентов, хотя первичный материал, из которого сформировались эти планеты, был почти один и тот же.
– К каждой планете я бесплатно прилагаю маленькие шарики подарки
«На Земле, в отличие от Марса и Венеры, были водные бассейны,— отвечает Андрей Витязев — В них образовались осадочные породы и затем в процессе метаморфизации они превращались в граниты. Иными словами, кроме базальтовой коры, на Земле случились граниты». А гранитная кора отличается тем, что она легче и может образовывать достаточно «легкие» континенты, плавающие на более плотных базальтах.
С другой стороны, для того чтобы происходило движение плит по поверхности планеты, необходимо перемещение вещества под ней. На остывшем Марсе этот механизм не работает. На Венере работает. Но континентов, подобных земным, на ней нет. Потому что на Венере нет океанов, нет воды, нет даже льда, который лежал бы на базальтах, и движение одного типа коры относительно другого все равно бы состоялось, пусть бы это и называлось тектоникой ледяных плит.
Вода, главный «виновник» возникновения гранитов на Земле, появилась на нашей планете тоже благодаря уникальному стечению обстоятельств. Земля располагается «всего» на 0,28 астрономических единиц дальше от Солнца, чем Венера. «Много это или мало? — задает риторический вопрос Андрей Витязев.— Казалось бы, невелика разница, какая средняя температура у вас на планете — минус десять градусов или плюс десять. Но это не все равно для нас. На Венере средняя температура — двадцать пять — тридцать градусов, к тому же парниковый эффект приводит к дополнительному разогреву атмосферы. А на Земле постоянная температура плюс пятнадцать и все время существовали теплые области». И благодаря этому вода сохранилась на Земле.
Жидкая вода на поверхности оказалась только на одной планете, только на ней появились граниты, которые были включены в сложный процесс дифференциации вещества, начавшегося после массивной бомбардировки Протоземли астероидами и метеоритами. И стоило только появиться первой гранитной выплавке, как туг же из нее были «построены» первые континенты. Именно они, по мнению доктора физико-математических наук Валерия Трубицина, перемещаясь по Земле, подобно ледоколам, вспарывают ее недра до самого ядра[1 Подробнее см. статью «Ледоколы земной геологии» в первом номере «Знание — сила» за 1997 год.]. Только они управляют процессами возникновения или затухания потоков из самых глубин мантии. Не будь на Земле континентов, не было бы того целостного и упорядоченного механизма, который все перемешал внутри нашей планеты. С другой стороны, движение твердых плит строго закономерно, и, однажды возникнув, они неминуемо должны были вновь и вновь образовывать суперконтиненты, чтобы затем расходиться в разные стороны. Количество континентов, их форма могли быть произвольными, но, однажды образовавшись, они уже запустили современный геодинамический «котел» внутри Земли.
–
Наместники Бога
Движениями континентов эволюция Земли не исчерпывается. Есть еще и другие «сферы». «При «строительстве» планеты создание модели появления и развития коры, гидросферы или атмосферы представляет очень сложную проблему,— сетует Андрей Витязев.— Дело в том, что когда мы работаем с Землей, то масса ядра составляет одну треть ее общей массы, мантия — две трети. И постепенно решая сложнейшие уравнения, мы понимаем, что ошибка на десять процентов — не очень существенна.
Но земная кора составляет менее одного процента массы планеты, и чтобы рассмотреть эволюцию этой тонкой корочки, мы должны работать с величинами соответствующего порядка. То есть я должен работать с точностью большей, чем один процент,— это трудно. Мало того — когда мы переходим к атмосфере, то получается, что я должен решать уравнения с точностью до миллионных долей процента и больше. До недавнего времени это представлялось невозможным».
Создать мир за семь дней ученые пока не могут, однако дать Земле сто миллионов лет и объяснить появление неба и тверди, воды и небесных светил, света и пресмыкающихся им сейчас вполне по силам. И, судя по всему, создание А. В. Витязевым и его коллегами надежной модели образования и развития молодой Земли в добавление к уже сформулированной модели В. П. Трубицина позволит скоро говорить о единой теории эволюции нашей планеты.
Рисунки Жана Эффеля.
ФОКУС
Из Тихого океана — к звездам! Через два года все газеты мира выйдут с такими заголовками. Каким образом среди маленьких океанических островов появится космодром?
Бурение космоса
Летом 1998 года странного вида сооружение отплывет в десятидневный «круиз» в Тихий океан из порта в южной Калифорнии. Напоминающая нефтяную платформу конструкция под названием «Одиссей» предназначена для запуска космических кораблей с акватории океана. Конечная цель плавающего космодрома — маленький остров Кирибати в Тихом океане и нескольких километрах от экватора. Если все пойдет по плану, то в июле 1998 года трехступенчатая ракета российского производства впервые примет старт с этого необычного космодрома.
Проект под названием «Морской запуск» был задуман американской компанией «Боинг», а теперь воплощается ей в сотрудничестве с норвежскими кораблестроителями, Российским космическим агентством и двумя украинскими предприятиями по постройке ракет.
Причины интереса к столь необычному проекту вполне объяснимы: и течение нескольких лет планируется увеличение количества запусков коммерческих спутников со 155 до тысячи. Но телекоммуникационным компаниям необходимо, чтобы спутники вращались но специальной орбите на высоте 39,5 тысяч километров над экватором со скоростью, равной скорости вращения Земли. Космические аппараты на такой геостационарной орбите могут транслировать телевизионные программы или способствовать расширению спутниковой телефонной связи. Однако некоторые компании хотят использовать для этих целей спутники, которые находились бы на более низких высотах. Так, американская компания «Теледеснк» планирует в 2000 году запустить первый из восьмиста сорока спутников на орбиту в семьсот километров. Другая компании — «Моторола» намеревается создать сеть из шестидесяти шести спутников для создания мировой телефонной сети. Стоимость второго проекта оценивается в 3,3 миллиарда долларов, а первого — уже в 9 миллиардов. И если они будут вложены, то за следующие десять лет придется запустить со всех мировых космодромов девятьсот спутников. Это лакомый кусочек для всех стран.
Все космические запуски — поиск своеобразного баланса между полезной нагрузкой ракеты и топливом, которое необходимо ей для выхода на расчетную орбиту.
На экваторе скорость вращения Земли максимальная (и это дает возможность спутнику дополнительно разогнаться), а расстояние до важнейших геостационарных орбит минимальное, и при старте с экватора горючего требуется меньше, чем, например, при запуске с Байконура. Значит, и вес аппаратуры, выводимой на орбиту, может быть больше, а общая стоимость запуска резко уменьшится.