Актиниды – сверстники Солнца

 

Геологами установлено и доказано, что радиоактивные элементы сосредоточены на нашей планете главным образом в тонкой пленке земной коры, – уже на глубине 20 километров их количество быстро убывает; в более нижних слоях земного шара актиния, урана, тория и других актинидов содержится совсем мало. Такое странное размещение руд радиоактивных металлов безусловно имеет какую‑то причину и нуждается в объяснении.

По мнению О. Ю. Шмидта, все радиоактивные элементы присутствовали в том пылевом веществе, из которого складывались планеты. Вначале они, якобы, были равномерно распределены по всей массе земного шара, потом, когда температура в недрах планеты поднялась и все вещества перешли в пластичное состояние, началось перемещение горных пород. Тяжелые минералы опускались вглубь, легкие – всплывали.

Актиниды почему‑то последовали за легкими породами и вместе с ними поднялись в самый верхний, наружный слой земной коры. Там их находят в настоящее время.

Эта гипотеза не объясняет почему такие, сравнительно тяжелые, вещества, как урановые руды, оказались вкрапленными в более легкие породы; неясно, почему радиоактивные элементы так дружно устремились вверх, а не остались в глубине, ведь другие минералы, даже уступающие радиоактивным веществам по удельному весу, до сих пор остаются в недрах Земли; наконец, непонятно каким образом радиоактивные элементы попали в дозвездные частицы.

Все актиниды помещаются в нижних рядах таблицы Менделеева, они обладают наиболее тяжелыми и сложными атомами. Такие громоздкие атомы могут создаваться только в центральных областях звезд, да и то не во всех звездах. В недрах нашего желтоватого, сравнительно небольшого и не очень горячего Солнца вряд ли возможно образование урана, тория и других актинидов: там для этого недостаточно высоко давление и низка температура.

Точно также радиоактивные элементы сами по себе не могут образоваться и в холодной межзвездной материи. Однако, вопреки этому бесспорному положению, допустим, что Земля унаследовала от материнского облака дозвездных частиц радиоактивные элементы и тот свинец, какой получился в результате радиоактивного распада.

Можно попытаться определить, сколько уранового и актиниевого свинца содержится в настоящее время в земной коре и сколько уцелело самого урана и актиния. Конечно аптекарской точности тут добиться нельзя, но приблизительно верный результат обеспечен.

Химические анализы горных пород ученые начали изучать с 1889 года. Уже исследован состав нескольких десятков тысяч образцов. Их добывали в самых различных районах земного шара. В лаборатории попадали породы, извлеченные из буровых скважин, из глубочайших шахт, из лав, изверженных вулканами, из пластов, поднятых на поверхность геологическими переворотами. Таким образом собрались вполне надежные сведения о химическом составе земной коры, учтено количество каждого химического элемента. Все эти сведения проверены и подытожены академиками А. Е. Ферсманом и А. И. Виноградовым.

Многолетняя работа геологов дает возможность узнать сколько Земля содержит свинца и сколько его предка – урана. А это в свою очередь позволяет определить, какое количество радиоактивных элементов имелось в той космической пыли, из которой слагалась Земля. Затем можно высчитать, сколько времени прошло с тех пор, как уран и актиний начали превращаться в свинец, то есть, иначе говоря, – узнать возраст дозвездных частиц.

Эту весьма сложную работу советские геохимики провели в 1950 году. В. И. Баранов определил, что уран, который находится в земной коре, существует на свете не более 5 или 6 миллиардов лет, то есть столько же, сколько, по нашим современным представлениям, существует Солнце!

Важный вывод, к которому придется вернуться еще раз: актиниды оказываются сверстниками Солнца.

 

Обзор солнечной системы

 

Теперь мы покинем земной шар, потому что небезопасно оставаться на его зыбкой почве, среди лавовых озер и потоков расплавленной магмы. Кроме того, Земле предстоит пережить тяжелое испытание, которое может оказаться губительным даже для нашего бронированного наблюдательного пункта.

На этом этапе путешествия по прошлому нашей планеты будем руководствоваться гипотезой пулковского астронома В. А. Крата.

Воспользовавшись крыльями фантазии, покинем Землю, посмотрим на нее со стороны, познакомимся с Луной и узнаем, что происходит в окрестностях Солнца, как выглядят другие планеты.

Пылевой рой, окружающий Солнце, утратил свою прежнюю оранжево‑коричневую окраску. Он поредел, солнечные лучи свободнее пронизывают область формирования планет земной группы. Остающиеся в этой области частицы ярко блестят в лучах Солнца и кажется, будто весь Млечный Путь сгрудился возле Солнца и Земли.

В пространстве летает бесчисленное множество светоносных песчинок. Они блестят в лучах Солнца. Их так много, что свет настоящих звезд. еще неразличим для наблюдателя, расположившегося возле Земли.

Солнце светит, словно закутанное в кисею, и кажется бледно‑розовым. Ближайшие к Земле планеты видны еще очень плохо.

В серебристо‑жемчужном сиянии облака мелких частиц проносятся гигантские кометы. Распушив на полнеба желтовато‑зеленые хвосты, они мчатся к Солнцу, огибают его и столь же стремительно уходят прочь. Удалившиеся кометы быстро сворачивают свои хвосты и скрываются в белесоватой мгле.

Когда кометы проходят очень близко к раскаленной поверхности Солнца, их вещество спекается в комки, сплавляется, и в голове кометы образуются более или менее крупные куски и глыбы.

Кометы двигаются сразу по две, по три рядом, иногда они растягиваются цепочкой по одной орбите, виднеются даже многочисленные табуны мелких комет. Все это – сгущения пылевой материи, возникшие позже планетных ядер. В поредевшем рое твердых частиц они уже не находят достаточного количества материала, не могут расти и округлять свои орбиты, а потому обречены на гибель.

Их вещество испаряется от палящего зноя солнечных лучей; их разрушают приливные силы Солнца, когда они пролетают внутри солнечного предела Роша; кометы сталкиваются друг с другом и с планетами, а если случается приблизиться к великану Юпитеру, его могучее притяжение сильно изменяет их орбиты.

Тяготение Юпитера либо выбрасывает кометы за пределы солнечной системы с повышенной скоростью и тогда эти кометы навсегда покидают место своего рождения, либо оно округляет их орбиты и тогда ядра комет, растеряв почти все свое пылевое вещество, присоединяются к стае астероидов, которые во главе с Фаэтоном обращались между орбитами Марса и Юпитера.

Теперь посмотрим на Землю. Наша планета сильно сплющена, она вращается очень быстро, и сутки на Земле длятся 10–12 часов.

Поверхность планеты не видна, она затянута непроницаемым облачным покровом сероватого цвета. Облака непрерывно движутся, колышатся, словно подгоняемые сильным ветром. Среди них появляются клубы испарений зеленоватого, желтого и ржаво‑красного цвета. Эта окраска образована примесями различных химических соединений, извергаемых вулканами. Бурное движение облачных масс вызвано обильным потоком тепла, отдаваемого поверхностью Земли.

Видимые размеры земного шара несколько больше современных. Земля в ту эпоху обладала более обширной, протяженной и густой атмосферой.

Рой твердых частиц, прежде окружавший планету со всех сторон, подобно мошкаре, теперь изрядно поредел и упорядочился. Он стал плоским и похожим на кольцо Сатурна. Над земными полюсами почти нет космических частиц. Они держатся преимущественно в плоскости земного экватора.

Кольцо не является особенностью нашей Земли. Почти все планеты тоже щеголяют прекрасными кольцами.

Кольцо, образовавшееся возле Земли, несколько беднее, чем возле ее соседки Венеры. У Венеры нет спутника, а у Земли есть Луна. Луна и Земля с двух сторон подчищают свое кольцо, часть песчинок подбирает Луна, а остальное падает на Землю.

Луна, возникшая из одного из сгустков космического вещества, первоначально находилась довольно далеко от Земли– может быть даже дальше, чем она расположена сейчас. Так же как и все возникшие небесные тела, она была окружена роем мелких частиц – свитой своих собственных крошечных лун, и на ней клубилась дымная и облачная атмосфера.

Обе планеты – Земля и Луна – накапливали космический материал, их массы росли, а вместе с массой увеличивалось тяготение, связывающее их в одну систему. Возрастающее тяготение сближало обе планеты. Луна описывала вокруг Земли сужающуюся спираль, постепенно подвигаясь к Земле. По пути она «съедала» метеоритное кольцо, опоясывавшее Землю по экватору.

Расстояние от Земли до Луны сокращалось. Луна подходила к границе опасной зоны, куда «лунам вход воспрещен». Через несколько миллионов лет она несомненно переступила бы предел Роша и погибла бы, размолотая приливными силами. Но ход событий, как увидим из дальнейшего, изменился, и Луна уцелела.

Стая астероидов в ту пору была многочисленнее, чем сейчас. За орбитой Марса сверкало серебристое кольцо клубков пылевого вещества, окруженных газообразными оболочками. Некоторые из них уже утратили свой кометообразный вид, уплотнились и стали настоящими астероидами. Один из таких сгустков сильно обогнал остальных в росте, он более походил на планету, чем на астероид. По своим размерам он только вдвое уступал Марсу. Это и был Фаэтон – пятая по счету от Солнца планета.

За астероидным кольцом величаво плыло второе солнце нашей планетной системы – Юпитер. Он принял космического материала в 300 раз больше, чем Земля и поэтому разогрелся гораздо сильнее ее. При уплотнении вещества в недрах Юпитера выделилось столько теплоты, что его температура достигла нескольких тысяч градусов. Планета стала самосветящимся телом – маленькой звездочкой.

Юпитер щедро изливал на своих спутников потоки света и тепла. Он был для них настоящим Солнцем. Наблюдателю, поместившемуся на Ганимеде, центральное, но далекое Солнце казалось тогда тусклым кружочком, а Юпитер – огромным и прекрасным светилом.

Свидетелями и доказательством светоносного состояния Юпитера служат его спутники. Из четырех наиболее крупных лун Юпитера ближе всех к планете находится Ио. Плотность вещества Ио составляет 3,63 а плотности остальных трех лун образуют характерную нисходящую лесенку.

 

Если учесть, что точность приведенных в таблице значений плотности может быть ошибочна не менее, чем на 0,2, мы можем утверждать, что плотность спутников закономерно убывает с увеличением расстояния от планеты. В этом сказалось влияние излучения Юпитера. Его тепло рассортировывало частицы по удельному весу и наиболее легкие из них отгоняло прочь. Поэтому Ио и Европа могли собирать самые плотные частицы. Ганимеду доставались пылинки полегче, а Каллисто, повидимому, довольствовалась главным образом льдинками замерзших газов.

Несомненно, что и Сатурн, собравший материала в 95 раз больше, чем Земля, тоже был горяч; но разогревался ли он настолько, чтобы стать самосветящимся телом – неизвестно. Массы, диаметры и плотности его спутников определены пока еще не вполне надежно. Вероятно, он не был самосветящимся телом.

Планету тогда, так же как и сейчас, окутывала густая атмосфера. Клубы разноцветного дыма, выброшенные вулканическими извержениями, смешивались с облаками. Вверх подымались струи перегретых паров легких металлов. Облачные массы стремительно двигались. Сквозь разрывы облаков сверкали отблески бурных извержений. Под тяжелой и плотной атмосферой Сатурна бушевал огненный океан. Вся планета казалась красноватой.

Вокруг Сатурна вращалось блестящее и широкое кольцо, памятник прошлого и единственное место в солнечной системе, где наши потомки, будущие исследователи планетной системы, найдут подлинные частицы допланетного вещества, сохранившиеся почти в неприкосновенном виде.

Недавние исследования света, отраженного кольцами Сатурна, показали, что среди частичек, составляющих кольца, есть, повидимому, самые обыкновенные льдинки, или же эти частички покрыты слоем инея.

Присутствие льда и инея в кольцах Сатурна также подтверждает то, что Сатурн не был горячим, самосветящимся телом.

За внешним краем кольца под предводительством Титана находятся остальные луны Сатурна. Титан – это единственная из лун, у которой обнаружена атмосфера.

 

Третье рождение Солнца

 

Однако любоваться самой удивительной планетой солнечной системы дальше нельзя – наше внимание привлекает Солнце. Вид Солнца резко меняется. Солнце увеличивается буквально на глазах, его свет становится сильнее, лучи – жарче, цвет – белее. Солнце разгорается.

Это явление не было неожиданным.

С первого момента своего существования Солнце начало собирать космический материал. Оно росло непрерывно: и когда темным шаром скрывалось в глубине материнской туманности, и когда бросило в пространство свой первый луч, и когда возле него формировались планеты.

Превратившись из темного шара в самосветящееся тело, Солнце несколько замедлило свой рост. Жар его лучей испарял песчинки, приближавшиеся к нему, а световое давление отгоняло всю мелочь в сторону, но все же некоторая часть космического вещества оседала на Солнце.

И это вещество отдавало Солнцу не только массу, но и тот момент количества движения, какой оно несло. Вращение Солнца ускорялось. Одновременно с прибылью массы увеличивалось давление в недрах Солнца и повышалась его температура.

Все это вместе взятое – увеличение массы, давления, температуры и скорости вращения – не может происходить беспредельно.

В недрах Солнца началось образование самых тяжелых атомов, какие только существуют в природе. Центральные области Солнца стали лабораторией актинидов – элементов неустойчивых и способных самораспадаться. Началось бурное выделение энергии в результате превращения водорода в гелий.

Этот момент в жизни Солнца оказался переломным. Раздираемое изнутри бурными взрывами Солнце потеряло устойчивость. Сил тяготения оказалось недостаточно, чтобы противостоять напору перегретых газов, центробежной силе и лучевому давлению. Солнце резко увеличилось в объеме. Его атмосфера расширилась. Солнце превратилось в саморазрушающуюся звезду типа WR.

Газы солнечной атмосферы огненными потоками устремились в пространство. Быстровращающееся Солнце разбрасывало в стороны свое вещество. Раскаленные газы пронизали завесу пыли и охватили Меркурия и Венеру, и они стали невидимы в ослепительном блеске Солнца.

Солнечные газы и пыль клубились возле земного шара. Капли солнечного вещества огненным дождем падали на Землю. Они смешивались с магмой лавовых озер, застывали в расщелинах скал, покрывали поверхность нашей планеты. Земля принимала в свой состав радиоактивные вещества. Именно тогда появились в земной коре протактиний, уран, радий, торий и другие актиниды.

По гипотезе В. А. Крата, актиниды образовались в начальный момент возникновения Солнца, когда при чрезвычайно сильном сжатии, температура в его недрах могла возрасти до сотен миллиардов градусов.

Огненный ураган бушевал на Солнце несколько сот тысяч лет. Затем извержение постепенно утихло.

Солнце, сбросив обременявшую его массу, успокоилось. Его температура упала, а диаметр сократился до 1400 тысяч километров.

Вместе с утраченной массой ушла большая часть момента количества движения. Солнце стало вращаться гораздо медленнее, чем прежде. Состоялось как бы третье рождение Солнца, оно стало примерно таким, каким мы видим его в настоящее время.

Солнечная катастрофа, происшедшая несколько миллиардов лет тому назад, оставила заметные следы во всей планетной системе. Полчища кометообразных сгустков, носившихся между планетами, словно испарились: Солнце вымело их прочь. Межпланетное пространство очистилось. Исчезли также кольца дозвездных частиц, окружавшие планеты земной группы. Запас твердых частиц иссяк. Рост планет почти совсем прекратился. Массы планет перестали увеличиваться. Теперь уже ничто не вынуждало Луну приближаться к Земле. Сразу же стало заметным влияние приливного трения. Луна начала удаляться от Земли, а Земля замедлять свое вращение.

Солнечные лучи беспрепятственно пронизывали очистившееся от пыли межпланетное пространство. Они почти начисто сдули с Меркурия его атмосферу. Газовые оболочки Земли и Венеры сократились до их нынешних размеров, а Венера, испытавшая воздействие солнечного пламени, кроме того лишилась своего запаса легких газов.

Исчезла атмосфера и на Луне. На ней, как это установили академик В. Г. Фесенков и Ю. Н. Липский, и сейчас есть следы газовой оболочки, которая, по‑видимому, пополняется газами, выделяющимися из глубины, но плотность лунной атмосферы ничтожно мала.

Рой астероидов заметно поредел, а Фаэтона на его орбите не оказалось. То ли он столкнулся с каким‑то крупным астероидом, то ли развалился под влиянием тяготения Юпитера – так или иначе, но Фаэтон погиб, и его осколки разошлись в кольце астероидов. Четыре самых крупных обломка Фаэтона странствуют в пространстве под названиями: Церера, Паллада, Веста и Юнона.

Так как масса Солнца значительно уменьшилась и ею тяготение соответственно ослабело, то все планеты несколько удалились от Солнца, их орбиты расширились, а размеры планетной системы увеличились.

На больших планетах солнечная катастрофа существенным образом не отразилась.

Юпитер, лишенный притока космического материала, постепенно остыл.

Словом, солнечная система приняла тот вид и размеры, какие и сохраняет до настоящего времени.

За три – четыре миллиарда лет, истекших с тех пор, Солнце сделало свыше 20 оборотов вокруг центра Галактики. Оно прожило 20 галактических лет.

За это время Солнце чуть‑чуть постарело. Оно замедлило скорость своего вращения. Его масса немного уменьшилась, а орбиты планет чуть‑чуть расширились.

Солнце несколько раз сближалось с другими звездами. Эти сближения слегка изменяли его орбиту и скорость движения.

На пути Солнца, возможно, попадались туманности. Оно пролетало сквозь них, но такие встречи ничего особо существенного в солнечную систему не внесли – немного увеличились массы планет и может быть прибавилось несколько новых лун в семействах спутников больших планет.

В общем же происшедшие перемены не были значительными. Планетная система – очень устойчивое образование. Как показывают расчеты советских ученых, Солнце и солнечная система останутся практически неизменными в течение по меньшей мере 50 галактических лет.