Примерно пять миллиардов лет назад в одном из рукавов нашей Галактики зажглась звезда, ничем не выделявшаяся на фоне миллиардов других — наше Солнце. Для нас же это светило стало уникальным центром зарождающейся планетной системы.
Формирование протопланетного диска
Вокруг молодого Солнца вращалось массивное облако газа и пыли. Под действием гравитации это облако стало уплощаться в диск, а частицы в нём начали слипаться, образуя всё более крупные объекты. Уже через несколько десятков тысяч лет на месте современной земной орбиты сформировался рой из миллиардов рыхлых каменных глыб размером в несколько километров.
Рождение планеты Земля
В результате многочисленных столкновений и слияний этих тел начал формироваться зародыш нашей планеты. Сначала, пока протоземля была небольшой, тепло от ударов быстро рассеивалось в космос, а летучие вещества улетучивались. Однако по мере роста — примерно до размеров Марса — гравитация планеты усилилась настолько, что смогла удержать первую атмосферу.
Газовая оболочка действовала как одеяло, сохраняя тепло от продолжающейся метеоритной бомбардировки. Недра планеты прогревались, плавились и химически преобразовывались. Ключевую роль в этих процессах сыграла вода — мощный химический агент, способствующий перестройке горных пород.
Становление молодой Земли
К моменту, когда Земля достигла современных размеров (примерно 4,5–4,6 млрд лет назад), у неё уже была твёрдая кора, прошедшая этап интенсивной метеоритной обработки, и плотная атмосфера. Средняя температура на поверхности превышала точку замерзания воды, что позволило ей скапливаться в низинах, образуя первые океаны.
Загадка древней атмосферы
Воссоздание условий ранней Солнечной системы в лабораториях показывает, что при столкновении тел, подобных метеоритам, выделяется стандартный набор газов: водяной пар, водород, оксид углерода, углекислый газ, сернистый газ, азот и кислород. Большинство из них химически активны и быстро вступают в реакции или растворяются в воде.
Исключением является молекулярный азот. Он химически инертен, плохо растворяется в воде и, будучи достаточно тяжёлым, не улетучивается в космос. Поэтому учёные полагают, что атмосфера новорождённой Земли могла почти целиком состоять из азота, в отличие от современной, где его доля составляет около 78%. Свободный кислород появился значительно позже — как продукт жизнедеятельности первых организмов.
Судьбы планет-соседей
Бурную молодость пережили и другие планеты земной группы. Луна и Меркурий, будучи слишком маленькими, не смогли удержать постоянную атмосферу. Марс, судя по высохшим руслам рек и подземным запасам льда, обладал ею в первые сотни миллионов лет.
Венера развивалась наиболее стремительно. Она быстро обзавелась плотной атмосферой, богатой углекислым газом и водяным паром, что создало мощный парниковый эффект. Температура поверхности катастрофически возросла, океаны выкипели, а водяной пар в верхних слоях атмосферы распался под действием солнечного излучения. Лёгкий водород ушёл в космос, а кислород вступил в реакции с породами. В итоге Венера оказалась закутана в плотное одеяло из углекислого газа с примесями азота.
Эта картина формирования планет земной группы выглядит логичной, но ещё далека от завершения. В ней остаётся множество пробелов, для заполнения которых требуется совместная работа астрономов, геологов, химиков и физиков. Возможно, именно сегодняшние читатели в будущем внесут свой вклад в разгадку тайн рождения нашей Солнечной системы.