Развивающаяся Вселенная

Относительно малые размеры Марса не позволили ему удержать плотную атмосферу. Возможно раньше, благодаря выделению газов из недр планеты, атмосфера Марса была намного плотнее, чем теперь, и условия у его поверхности были тогда более мягкими. В марсианской атмосфере очень мало паров воды, соответственно отсутствует облачность. Но движения разреженной атмосферы временами достигают такой силы, что в общепланетном масштабе возникают мощнейшие пылевые бури, поднимающие с поверхности массы песка на высоту многих километров.

В атмосфере Земли насыщенные пары воды создают облачный слой, охватывающий значительную часть планеты. Облака Земли входят важнейшим элементом в круговорот воды, протекающий в системе гидросфера-атмосфера-суша нашей планеты. Поверхность Венеры закрыта еще более плотным облачным слоем и в этом, казалось бы, просматривается аналогия с Землей. Но природа облаков Венеры совсем иная, чем у Земли. Спускаемые аппараты космических кораблей "Венера" впервые прошли через всю толщу венерианской атмосферы и снабдили нас подробной информацией о ее структуре и составе. Основная масса венерианских облаков сосредоточена на высотах от 49 до 70 километров над поверхностью планеты, но сами облака скорее похожи на туманную дымку и они не очень сильно задерживают прохождение солнечного света. Вопреки ожиданиям, на поверхности Венеры относительно светло, как в светлый пасмурный день на Земле. Высотные слои венерианской атмосферы движутся вокруг планеты с высокой скоростью, полный оборот они совершают всего за четверо земных суток. В этих слоях обнаруживаются признаки турбулентных движений. Но около самой поверхности планеты царит относительный покой. Состав венерианской облачности в наших представлениях экзотичен. Облака образованы аэрозольными частицами размером 2 – 3 микрона, их средняя концентрация составляет 100 – 200 частиц/см³. В основном это капли 75-ти процентной серной кислоты с небольшой примесью плавиковой и соляной кислот. Такой состав облачности предположительно возник в период бурной вулканической деятельности, сопровождавшейся выбросами в атмосферу сернистых и хлористых газов вместе с капельками воды. Перемешиваясь и вступая в химические реакции, эти компоненты создали конечные продукты, сосредотачивавшиеся в той части атмосферы, где температурные условия оказывались наиболее подходящими для этого. Газы подобного же состава вместе с парами воды выбрасываются из недр Земли во время извержений вулканов, но они эффективно поглощаются океанами и в земной атмосфере надолго не задерживаются.

Нет сомнения, что гидросфера Земли, возникшая на самых ранних стадиях формирования планеты, играла и продолжает играть ведущую роль в образовании у ее поверхности условий, полностью отличных от существующих на Марсе и Венере. Но почему ни на Марсе, ни на Венере нет ничего похожего на земную гидросферу? Сегодня об этом можно лишь строить догадки. Например, Земля и Венера очень близки по размерам и средней плотности. Похоже, что на ранней стадии их формирования имел место некий критический эпизод, точка бифуркации, от которой развитие каждой планеты пошло расходящимися курсами. Возможно, что свою роль сыграла близость Венеры к Солнцу, и его могучее воздействие сначала задержало формирование гидросферы, а потом накопившийся в атмосфере углекислый газ создал парниковый эффект, необратимый разогрев поверхности, что окончательно прервало образование гидросферы. Но куда делась вода Венеры, если она существовала когда-то в свободном состоянии? В наши дни в атмосфере планеты не находят заметных количеств водяных паров. Вызвано ли это тем, что вода отсутствовала в заметных количествах с самого начала, или образовался мощный канал ее утечки? В этом еще предстоит разобраться. Нельзя исключить и того, что отсутствие гидросферы, очень медленное вращение планеты в обратном направлении и отсутствие своего магнитного поля – все это разные следствия некоей общей причины, породившей различия в путях развития Венеры и внешне схожей с ней Земли.

Что касается Марса, то на его поверхности существуют следы того, что в прошлом, в пределах примерно последнего миллиарда лет, он имел свою гидросферу. Высказывается даже предположение, что примерно три миллиарда лет назад на Марсе существовал океан. В наши дни вода в виде инея и льда обнаружена в полярных шапках этой планеты. Допускается, что значительные количества воды скрыты в многометровых приповерхностных слоях вечной мерзлоты, но подтверждение или опровержение этой гипотезы мы получим после того, как поверхность планеты будет основательно обследована автоматическими аппаратами или, что еще важнее, высадившимися на планете земными экспедициями. Подозрения исследователей о наличии на Марсе гидросферы в прошлом и о существовании значительных скрытых запасов воды теперь, вселяют надежду, что при иных условиях на его поверхности и в атмосфере отдаленного прошлого там существовали какие-то формы жизни.

Рельефы поверхности Земли и двух ближайших к ней планет существенно различны, что прежде всего объясняется различиями вулканических и геологических процессов на каждой из них. Не без основания считается, что тектоническая активность служит мерилом жизнеспособности планеты. Сокращение, а тем более прекращение такой деятельности рассматривается как признак умирания планеты, как завершение цикла ее эволюционного развития. Ведь суть развития планеты – это активный обмен веществом и энергией между недрами и поверхностью, в ходе которого формируются и поддерживаются атмосфера, гидросфера, и определенные типы рельефов поверхности. С прекращением тектонической деятельности планета превращается в мертвое небесное тело, на котором преобладают процессы деградации.

На Земле тектонические процессы активно протекают и в наши дни, ее геологическая история далека от завершения. Время от времени отголоски планетной жизнедеятельности проявляются с такой силой, что вызывают локальные катастрофические потрясения, отражающиеся на природе и человеческой цивилизации. Палеонтология дает основание считать, что в эпоху ранней молодости Земли ее тектоническая активность была еще выше. Современный рельеф планеты сложился и продолжает видоизменяться под влиянием совместного действия на ее поверхности тектонических, гидросферных, атмосферных и биологических процессов. На других планетах такое сочетание факторов отсутствует.

Рельеф земной поверхности в целом характеризуется глобальной асимметрией двух ее полушарий – северного и южного. Одно из них представляет собой гигантскую депрессию, заполненную водой. Здесь размещены океаны, охватывающие более 70% всей земной поверхности. В другом полушарии сосредоточены поднятия коры, образующие континенты. Океаническая и континентальная разновидности коры отличаются и по возрасту, и по химико-геологическому составу. Понятно, что рельеф океанического дна отличен от континентально-го рельефа.

Систематические исследования морского и океанического дна стали возможными лишь в самое последнее время. Они уже привели к новому пониманию глобального характера тектонических процессов, происходящих на Земле. Средняя глубина мирового океана около 4-х километров, отдельные впадины имеют в 3 раза большую глубину, а отдельные вершины и вулканические конусы заметно возвышаются над поверхностью воды. Главная достопримечательность океанического рельефа – глобальная система срединных хребтов, протянувшихся на многие тысячи километров. Вдоль их центральных частей располагаются разломы, так называемые рифтовые зоны, через которые на поверхность выходят из глубин свежие массы вещества. Они раздвигают океаническую кору, формируя ее в процессе непрерывного обновления. Возраст океанической коры не превышает 150 миллионов лет. Другая характерная особенность океанического рельефа – существование зон субдукции, в которых океаническая кора погружается под одну из островных дуг, например, под Курильскую, Марианскую и другие, или под край континента. Зоны субдукции характеризуются повышенной сейсмической и вулканической деятельностью.

Рельеф континентальной части планеты более разнообразный: это равнины, возвышенности, плато, горные хребты и огромные горные системы. Отдельные участки суши лежат ниже уровня океана, как, например, район Мертвого моря, отдельные горные вершины поднимаются над его уровнем на 8 – 9 километров. Человеческий глаз выделяет среди природных ландшафтов места удивительной красоты. Например, причудливые скалы Тиш-Турне в Силезии, Башню дьявола на Западе США, Большой каньон Колорадо в Аризоне, Ниагарский водопад на границе Канады и США, озеро Байкал с его окружением и многие другие достопримечательные места, привлекающие не только геологов и географов, но и многих любителей природных красот Земли. О некоторых из этих уникальных геологических образований интересно рассказывает известный немецкий геолог М.Шварцбах в своей прекрасной книге "Великие памятники природы" [40].

Согласно современным воззрениям, континентальная кора вместе с подстилающими слоями мантии образует систему литосферных континентальных плит. В отличие от литосферы океанов, континентальные плиты имеют очень древнее происхождение, их возраст оценивается в 2,5 - 3,8 миллиарда лет. Центральные части некоторых континентальных плит достигают глубин до 250 километров и опираются на нижнюю мантию. Их перемещения не превышают 1-2 сантиметров в год. Другие плиты, толщиною от 15 до 80 километров, более подвижны, за год их перемещения могут составить до 11 сантиметров. На границах литосферных плит, называемых геосинклиналями, происходит либо сжатие, либо растяжение коры, что определяется направлениями местного горизонтального их смещения.

Рельефы поверхностей Марса и Венеры формировались в совершенно иных условиях, чем поверхность Земли. Отсутствие гидросферы исключает разделение их коры на океаническую и континентальную. Исторически иначе протекала и тектоническая деятельность у наших соседей. На Марсе в наши дни не обнаруживается вулканическая активность, хотя имеются яркие свидетельства того, что примерно сто миллионов лет назад она еще была довольно бурной. От той поры сохранились конусы потухших вулканов, покрытия лавами обширных районов поверхности, характерные разломы и сбросы марсианской коры. Одним из следствий затухания вулканической деятельности, возможно, явилось резкое сокращение поступления газов из недр планеты в атмосферу, что стало причиной потери значительной ее части. Ведь масса Марса явно недостаточна, чтобы удержать в сохранности плотную атмосферу без регулярного восполнения происходящих потерь. Все говорит о том, что геологическая эволюция планеты либо завершилась, либо близка к завершению.

У Марса, как и у Земли, наблюдается несимметричность фигуры, наличие двух полушарий с разными рельефами. Рельеф северного полушария равнинный, с хорошо выраженными признаками прошлой вулканической деятельности. Здесь располагаются крупнейшие вулканические конусы планеты, в их числе гигантские горы Арсия, Акреус, Павонис и Олимп. Параметры этих вершин вызывают уважительное удивление: диаметры их оснований достигают 500 - 600 километров, высоты над средним уровнем поверхности 26 - 27 километров, диаметры кратеров на вершинах от 60 до 100 километров. Ничего даже близко похожего нет ни на Земле, ни на Венере. Район вулканов целиком покрыт застывшими лавовыми потоками. Южное же полушарие почти сплошь покрыто кратерами ударного происхождения, напоминая лунный ландшафт. Нет на Марсе чего-либо похожего на литосферные плиты, на геосинклитные области и другие особенности земной геологической картины.

Значительная часть поверхности Венеры – равнина, уровень которой почти отклоняется от среднего радиуса планеты. На этом фоне выделяются две обширные горные области, названные Землей Иштар и Землей Афродиты. Их среднее поднятие над равниной достигает четырех километров, а протяженность составляет несколько тысяч километров. Исследования поверхности Венеры проводится как наземной аппаратурой, так и с применением автоматических межпланетных станций, ставших искусственными спутниками этой планеты. Средний возраст исследованной территории Венеры оценивается в 1 миллиард лет, именно столько лет тектоническая активность планеты практически не проявляла себя. Процессы разрушения поверхностных структур, так бурно протекающие на Земле, на Венере идут удивительно медленными темпами, и за указанный период времени разрушенный слой поверхности не превысил нескольких десятков метров. Такие темпы разрушения характерны для безатмосферных малых планет типа Меркурия. Причины повышенной стабильности – отсутствие на Венере гидросферы и окислительной атмосферы, а также упомянутая низкая тектоническая активность. Тем не менее, слабые проявления вулканической деятельности на Венере отмечены. С помощью радиотелескопа Корнельского университета (США) в конце 80-х годов на некоторых равнинных участках планеты обнаружены расщелины, из которых, по косвенным оценкам, на протяжении последних 100 миллионов лет проливалась лава, но не образовывались вулканические конусы.

Получено подтверждение того, что теперешнее раскаленное состояние поверхности, укрытой углекислой атмосферой, длится на Венере не менее трех миллиардов лет. Так что господствовавшая каких-нибудь 40 лет назад убежденность, что таинственная, укрытая облаками неизвестного тогда состава, Венера – это молодая планета, только вступающая в пору расцвета своей геологической истории, оказалась несостоятельной. Как выясняется, Венера давно миновала пору активного планетного развития и в этом отношении она близка к Марсу.

Серьезные исследования рельефа Венеры на протяжении всей области Земли Иштар и прилегающих к ней равнинных участков выполнены автоматическими межпланетными станциями "Венера – 15” и “Венера – 16", ставшими искусственными спутниками голубой планеты. Сжатый анализ полученных результатов исследований изложен в [41]. Отмечается некоторая схожесть характера процесса горообразования на Венере и на Земле. Это складчатые смятия коры, возникающие при горизонтальных ее сжатиях, диагонально расположенные хребты и структуры типа рифтовых зон, возникшие в результате разрывов пород поверхности при горизонтальных растяжениях, тектонические кольцевые структуры диаметром от 200 до 600 километров и некоторые другие схожести со структурами Земли. Ни одна из таких структур не обнаружена на Марсе, видимо они присущи крупным планетам. Более подробные сведения о химико-минералогических составах планет земной группы читатель найдет в уже упоминавшейся книге М.Я.Марова [39]. Сопоставление их минералогических составов с земными породами показывает, в частности, что при заметных различиях обнаруживается закономерное сходство: на всех этих планетах основным геолого-образующим процессом было тектоническое проявление планетной жизнедеятельности. Но ни на Венере, ни на Марсе нет ничего похожего на земные граниты, породу, входящую в состав континентальной коры. Остальные отличия следует отнести на счет присущих только Земле гидросферы, окислительной атмосферы и биосферы.

Предварительные итоги сравнительного сопоставления Земли, Венеры и Марса можно, пожалуй, сформулировать так:

1. На Венере нет и, видимо, не было на протяжении всей ее истории даже простейших форм жизни. Остается открытым вопрос о возможном существовании каких-то форм жизни на Марсе в отдаленном прошлом.

2. Только на Земле существует мощная гидросфера, сформировавшаяся одновременно с планетой. На Марсе в прошлом предположительно существовала разновидность гидросферы, на Венере ее, скорее всего, никогда не было.

3. В современную эпоху только Земля остается "живой" планетой, геологическое развитие которой продолжается и проявляет себя, в частности, активной тектонической деятельностью. Марс и Венера в прошлом прошли период бурной сейсмической и вулканической активности, но на Марсе она завершилась несколько сот миллионов лет назад, а на Венере – более миллиарда лет назад. Обе эти планеты, скорее всего, завершают, а может быть уже завершили цикл своего эволюционного развития.

4. Многочисленные признаки указывают на то, что процессы в недрах Земли протекали и продолжают протекать иначе, чем у ее ближайших соседей. На это указывают существование на Земле континентальной коры с гранитами, явно выраженные литосферные плиты, способные перемещаться под действием глубинных земных процессов, существование у нее довольно мощного магнитного поля.

5. Успехи науки и техники сделали доступными прямые исследования планет Солнечной системы, открыв принципиально новые возможности для сравнительного познания нашей собственной планеты. Тем самым открыта новая страница постижения окружающего мира, но на этой странице пока записаны только первые строчки. По-прежнему остается нерешенным особенно волнующий наше воображение вопрос: что выделило Землю в семействе планет одного с ней типа так, что она смогла стать обителью жизни? Поиск ответа на этот вопрос сейчас может идти только от частного к общему, от планеты Земля с существующей на ней жизнью к осознанию космической природы жизни, этого важнейшего звена самоорганизации вещества в процессе развития материи.