Фолсом - Происхождение жизни - 1982 (947300), страница 6
Текст из файла (страница 6)
Размеры протозвезд ограничены верхним пределом, выше которого произошла бы дальнейшая фрагментация, и ппжппм пределом, определяемым той минимальной массой, которая требуется для поддержания ядерных реакций. Сначала потенциальная гравитационная энергия, превращающаяся в тепло (энергию излучения), в ходе гравитационного сжатия просто иалучается наружу. Ноно мере того, как плотность вещества возрастает, поглощается все большее количество энергии излучения и в результате возрастает температура.
Летучие соединения, первоначально намерзппге па частицах пыли, начинают испаряться. Теперь к НВ, Не и Хе примешиваются такие газы, как аммиак (ХНВ), метан (СНВ), пары воды (НВО) и цианистый водород (НСХ). Эти газы поглощают последующие порции энергии излучения, диссоциируют и подвергаются ионизации. Гравитационное сжатие протекает до тех пор, пока выделяющаяся энергия излучения рассеивается при испарении и ионизацнн молекулначастицах пыли.
Когда молекулы полностью ионизируются, температура быстро возрастает до тех пор, пока сжатие почти прекращается, гак как давление газа начинает уравновешивать силы тяготения. Таким образом заканчивается фаза быстрого гравитационного сжатия (коллапса), В этот момент своего развития протозвезда, отвечающая пашей системе, представляет собой диск с утолщением з центре примерно того же радиуса, что и Солнечная система, по по массе по крайней море в три раза превосходшпзйг ое теперошпее значение.
Его температуры примерно 10000 — 20000 К в центре и приблизительно 1000 К па уровне орбиты 10пптера. Такой протозвездный диск продолжает эволюционировать: в пем происходит перестройка и он медленно сжимается. Сама протозвезда постепенно становится все более компактной, более массивной и более горячей, так нак теперь тепло может излучаться только с ее поверхности. Передача тепла пз глубины протозвезды к ее поверхности осуществляется с помощью конвекционных токов. Область от поверхности протозвезды до расстояния, эквивалентного орбите Плутона, заполнена газопылевым туманом. В ходе этого сложного ряда сжатий (который, как ОБРАЗОВАНИЕ ПЛАНЕТНЫХ СИСТЕМ 4$ полагают, потребовал, самое меньшее, $00000 лет, а скорее 10 млн.
Лет) момент количества движения системы должен сохраняться. Вся Галактика, частью которой являются туманности и пылевые облака, вращается с периодом 1 оборот в 100 млн. лет. По мере сжатия пылевых облаков их момент количества движения не может измениться: чем сильнее опп сжимаются, тем быстрее вращаются. Благодаря сохранению момента количества движения форма сжимающегося пылевого облака изменяется от сферической к дискообразной. Полагают, что в конечном счете существует возможность образования дисков двух видов: плоских, в форме лепешки, которые дают начало системам двойных звезд, и других — в форме яичницы- глазуньи, в которых образуется единственная звезда и ее планетная система.
Газопылевые частицы в уплощенных периферийных областях вращающейся протозвозды взаимодействуют друг с другом вследствие гурбулентпости и вязкого трения. В результате вращение внешних областей ускоряется, а вращение центра замедляется. Протозвезда медленно растет путем аккрецпп, по мере того как все большие количества пыли и газа в замедляющейся внутренней зоне переходят на все уменьша1ощиеся орбиты.
При наблюдении туманностей, в которых сейчас роны даются звезды, был выявлен уникальный тип звезд, называемый типом Т Тельца. Моя~по видеть, как из этих звезд с силой выбрасываются обширные облака вещества. Поэтому мы предполагаам, что е свое время в ходе фазы медленною сжатия имело место взрывоподобкое истечение солнечного ветра, в ходе которого большое количество вещества протозвезды было «выдуто» обратно в межзвездное пространство. У протозвезды осталось от '/з до '/4 ее исходной массы. Это и было то вещество, которое сохранилось для дальнейшей эволюции. По мере сжатия оставшегося вещества протозвезды его температура становилась достаточно высокой для начала реакции слияния атомов водорода. С притоком большего количества энергии благодаря этой реакции температура становилась достаточно высокой для того, чтобы уравновесить силы дальнейшего гравитацпопиого сжатия. Протозвезда вступала на главную послодовательпость.
Планеты формировались кз оставшихся газов и пыли 42 глава з Рис. 3.2. Почеъгу внешние планеты больше) Объем пространства, охватываемого внутренней плаоетой (3) при ее движении, гораздо меньше объема, охватываемого внешней планетой (Ю). По втой причине внешние планеты должны содержать гораздо больше вещества, если предположить, что газ и пылевые частицы были равномерно распределены по всему протозвездному диску. на периферии протозвездного диска. Хотя обычно считают планеты массивными объектами, общан масса всех планет составляет всего лишь 0,$35е)е массы Солнечной системы.
Наши планеты и, как предполагают, планеты, образующиеся в любом протоавездном диске, располагаются в двух главных зонах. Внутренняя зона, которая в Солнечной системе простирается от Меркурия до пояса астероидов, представляет собой зону мелких планет земного типа. Здесь в фазе медленного сжатия протозвезды температуры настолько высоки, что испаряются металлы. Внешняя холодная зона содержит такие газы, как Нх, Не и )хе, и частицы, покрытые замерзшими летучими веще- ОБРАЭОВАние плАнетных систем 43 «ге $~»:»; ркс.
3.3. Метеорит МпгсЬЬоп. 23 сентября 1969 г. около г. Мерчпсоп (Австралия) упал метеорит. Каждый год с Землей стал»шзается около 10000 метеоритов, хотя находят пх гораздо»«еныпе. За исключ«пнем лунных пород, доставлеяпых «Аполлона»«п» ', метеорпты — единственный ксточппк доступного для пзученпя внеземного вещества. Мегеорнты являются фрагментами агрегатов допланетного вещества: подобные агрегаты варьируют по размерам от пылннок до танях массвзпых объектов, как астероиды Икар и Церера.
(С любезного разрешенпя НАСА.) » Лунные породы были до«та»кеды также ее»егекпмн АМС «Луна-«б», еЛун»-20» к «Луп»-24».— Прим. иерее. ствами типа Н20, (ЧН» и СН«. Эта внешняя зона с планетами типа Юпитера содержит гораздо больше вещества, чем внутренняя, поскольку она имеет большие размеры (рис. 3.2) и поскольку большая часть летучих веществ, первоначально находившихся во внутренней зоне, выталкивается наружу в результате деятельности протоэвезды.
Из-за существенно более низких температур внешних областей системы относительное содержание элементов в веществе эоны с планетами типа Юпитера сходно с их содержанием, найденным для туманностей и звезд. Горячая зона малых планет быстро остывает, ее вещество представлено пылевыми частицами и агрегатами и основном нелетучих, хрупких и плотных материалов земного типа, по большей части лпшенньгх летучих вен(еств н газов, 44 ГЛАВА 3 Это наиболее вероятная причина, объясняющая наличке в нашей Солнечной системе ~н, возможно, в других планетных системах с одной звездой) планет двух типов: внутренних небольших плотных планет земного тина и наружных, холодных крупных н менее плотных планет.
Как только масса протопланеты достигала критического значения, одни гравитационные силы унте не могли больше обеспечивать аккрецизо пылевых частиц туманности. Агрегаты неболыпого размера (рис. 3.3), вероятнее всего, образовывались за счет слипания пылевых частиц Рис. 3.4. Лупа. Ее характерной особенностью являются кратеры всевозможных размеров, возникшие при ударах метеоритов, и расположенные между ними относительно плоские области — моря, которые рапыпе считали лавовыми потоками нли потоками вулканического пепла.
Однако скорее всего моря образованы распыленкымн при ударах метеоритов веществами. Кратеры, возраст которых 4000 млп. лет, отрагкают процесс ооразовапня планеты путем аккроцин агрегатов. (С любезного разрешения НАСА.) ОБРАЭОВАние плАпетных систем 45 покрытых смолистым, клейким органическим веществом и льдом, под действием ферромагпитных н электростатических сил.
Все эти факторы, вместе взятые, действовали подобно протоплаяетному клею и обеспечивали непрерывное образование и рост агрегатов. В то же время флуктуации в излучении энергии протозвездой, готовившейся вступить на главную последовательность, вызывали плавление близлежащих агрегатов. Крупные агрегаты плавились за счет внутренней теплоты, выделявшейся при распаде короткоживущих радиоактивных изотопов, таких, например, как тзА1. (Короткоживущие элементы образовывались в ядерных реакциях во время раннего бурного перехода от протозвезды к звезде. Эти элементы, так же как и многие другие соединения протозвезды, были выброшены, когда протозвезда вступала на главную последовательность.1 Дальнейшее плавление, переплавка и формирование агрегатов привели к образованию планетоидов, масса которых была достаточна для того, чтобы собрать вокруг себя крупные агрегаты за счет гравитационного притяжения.
С этой схемой согласуется и наличие кратеров, которые видны на всех планетах земной группы на спутниках Земли и Марса (рпс. 3.4~. Планетоид размером с крупный астероид остывал несколько миллионов лет. Планета размера Земли вскоре после образования плавилась, и для остываняя и дальнейшей эволюции ей требовалось значительно больше времени.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
