ScienceАлександрПетровичНиконовВерхом на бомбе - polpoz.ru o_O
Главная
Поиск по ключевым словам:
Похожие работы
ScienceАлександрПетровичНиконовВерхом на бомбе - страница №1/11

scienceАлександрПетровичНиконовВерхом на бомбе. Судьба планеты Земля и ее обитателейВ популярной и увлекательной форме в книге представлены современные, революционные научные представления о происхождении, строении и будущем планеты Земля.

Теория, которой посвящена книга, основана на известных эмпирических фактах; она позволила сделать несколько совершенно блистательных сенсационных предсказаний, тем самым подтвердив свою истинность. Но выводы, вытекающие из этой теории, столь непривычны, столь ошеломляющи, что принять ее сегодня готовы не все специалисты.

Захватывающие истории о выдающихся ученых и их идеях блестяще дополняют повествование.

Для широкого круга читателей.

ruBookaniacFiction Book Designer, FB Editor v2.0, NPP, vim, hunspell08.04.2009http://lib.rus.ec/b/144366FBBC-W0QL7F5K-P7XD-EPTM-2TJS-K3H10G3RBJUQ1.2v1.1 – валидная структура документа, тэги стихов в эпиграфах, замена обложки.

1.2 – многоточия после [!?] заменены на две точки, вычитано, поправлена пунктуация, взаимозамена латиницы-кириллицы, индексы, проверено спеллчекером – – Nothing (20.06.2009)

Верхом на бомбе. Судьба планеты Земля и ее обитателейЗАО «Издательство НЦ ЭНАС», ИД «Питер»Москва, Санкт-Петербург2008978-5-93196-875-9, 978-5-388-00282-2Александр Никонов

Верхом на бомбе

Судьба планеты Земля и ее обитателей

От издательства

Читатель «Апгрейда…»

[1]


должен быть «в теме».

Помните: «Происхождение Вселенной, образование Солнечной системы, формирование планет, зарождение жизни на Земле, эволюция живых организмов, появление человека, возникновение цивилизации… Важнейшие философские вопросы, великие научные открытия и технологические прорывы… Проблемы, кризисы и процессы в современном обществе, прошлое, настоящее и перспективы Человека и человечества…»?

Последующие произведения Александра Никонова, вошедшие в серию «Точка зрения», развивают обозначенные в этой удивительной книге направления и посвящены различным аспектам развития нашей Цивилизации.

Книга, которую вы держите в руках, не исключение: она «произросла» из главы «Земля Ларина».

А. Никонов: «Теория, которой посвящена данная книга, не только основана на известных эмпирических фактах, но и позволила сделать несколько совершенно блистательных предсказаний, тем самым подтвердив свою истинность. Но выводы, вытекающие из этой теории, столь непривычны, столь ошеломляющи, что принять ее сегодня готовы не все ученые. Так же как не все физики старого поколения приняли Эйнштейна. Так же как позже Эйнштейн психологически не смог принять квантовую теорию. Она казалась ему чересчур непривычной, абсурдной и несправедливой. Психология – тонкая штука…

Но читателю в этом смысле легче: его мозги не загружены старыми теориями, и потому новейшие лягут легко, словно тут и были».

Тем не менее читателю вновь придется потрудиться, осмысливая вслед за автором колоссальные пространственно-временные масштабы явлений, устремляясь в космические дали и погружаясь в недра Земли, пытаясь понять сложнейшие химические эффекты и геофизические механизмы…

В книге вас ждут также захватывающие истории о выдающихся ученых и их идеях. Автор не только блестящий популяризатор науки, он – глашатай прорывов научной мысли и провозвестник технологических революций.

И эта книга – не просто точка зрения А. Никонова, это – как всегда увлекательно изложенные им современные, революционные научные представления о происхождении, строении и будущем планеты Земля.

Вместо пролога

История показывает, что прогресс науки постоянно сковывался тираническим влиянием определенных концепций, когда их начинали рассматривать в виде догм. По этой причине необходимо периодически подвергать глубокому исследованию положения, которые стали приниматься без обсуждения.

Луи де БройльРаботать «на стыке» – далеко не всегда счастливый удел, хотя бывают и крупные удачи.

Иосиф ШкловскийОчевидцы говорят, что это было страшно. Так страшно, что кровь стыла в жилах, а волосы на голове шевелились (впрочем, как выяснится в эпилоге, волосы шевелились по другой причине)… Но, главное, ничто не предвещало беды. Провидение не дало обывателям никакого намека. 12 апреля люди вечером просто пришли с работы. Кто-то пропустил по стопочке, закусив привычным для этих мест соленым огурцом, кто-то, посмотрев телевизор, лег спать – в провинции люди обычно ложатся рано, поэтому большинство горожан катастрофа застала спящим.

Взрыв раздался ночью, в 1 час 34 минуты. Позже специалисты оценили его мощность тридцатью тоннами в тротиловом эквиваленте. Людям просто повезло, что эпицентр оказался не в городе, а на его окраине, за чертой поселения – только поэтому обошлось без жертв. Но мало не показалось никому: в половине домов были выбиты окна и двери, взрывной волной срывало крыши и канализационные люки на мостовой, которые потом летели, словно снаряды, чтобы сокрушить ближайшее препятствие.

Конечно, началось расследование, о взрыве сообщили газеты, и некоторое время городок Сасово Рязанской области был на устах у всей страны. В гипотезах недостатка не было. И взрыв НЛО, и случайная потеря бомбы военным самолетом… У «аномальщиков» и «контактеров» были даже такие экзотические предположения, как выброс из тела нашей планеты некоего «гравиболида». А после взрывов домов в Москве возникла и укрепилась версия о том, что под Сасово на поле взорвались брошенные колхозниками мешки с удобрениями – аммиачной селитрой.

Любопытно, что гипотезы о причинах этой катастрофы – одна экзотичнее другой – до сих пор еще вздуваются, словно пузырьки, в океане отечественной прессы. Это значит, что истина не установлена и официальной версии нет. Почему? Может быть, потому, что в тяжелом 1991 году, когда случилось это странное событие, у страны была масса других проблем? Или потому, что загадка взрыва не поддавалась разгадке методами тогдашней науки? Что вообще установили прибывшие на место эксперты?

Они много чего установили…

Во-первых, оценили мощность взрыва по причиненным разрушениям – 30 тонн тротила, как уже было сказано. Во-вторых, нашли воронку. Она находилась в 400 метрах от городской черты и была диаметром 28 метров и глубиной 4 метра. В-третьих, такая воронка никак не тянула на 30 тонн взрывчатки. Максимум две тонны. В-четвёртых, в воронке не было обнаружено никаких следов взрывчатых веществ. То есть, селитры тоже, так что гипотезу об удобрениях можно смело закрывать…

Кроме того, поражал сам характер разрушений. Окна и двери во многих случаях были выбиты не внутрь домов, а наружу, словно взрывная волна пришла изнутри жилищ. Аналогичным образом лопались банки с закатанными огурцами: они взрывались изнутри, с них срывало жестяные крышки, и они летели точно так же, как крышки канализационных люков. Лопались электрические лампочки и даже детские игрушки. Предметы и дома словно распирало и разрывало изнутри. А столбы неподалеку от центра взрыва оказались наклоненными не от воронки, а в сторону воронки.

Люди опытные знают, когда такое бывает. И поэтому сразу сделали запрос военным: ребята, а вы тут вакуумную бомбу часом не теряли? Может, случайно с самолета выпала, а?.. Те, разумеется, ответили, что ни в коем случае. Соврали? Времена были действительно безалаберные. Но прежде – пара слов о том, что такое вакуумный взрыв…

По-другому этот взрыв называется объемным. Прекрасная штука, надо сказать! Производится так… Боеприпас падает на землю и начинает из специального баллона распылять горючий аэрозоль. Который в смеси с окислителем (воздух) образует на местности огромное облако, готовое к подрыву. Далее срабатывает запал бомбы, и облако взрывается. Оно взрывается чуть медленнее обычной твердой взрывчатки, но зато в огромном объеме. И после ухода взрывной волны за ней образуется область отрицательного давления (поэтому бомбу и назвали вакуумной). Далее эта область резко «схлопывается» окружающей атмосферой. Преимущества такого боеприпаса – он всепроникающ, как сама атмосфера, и позволяет достать живую силу противника там, где ее не могут достать осколки и взрывная волна обычного фугаса. Поэтому вакуумная бомба, как негуманное оружие, запрещена Женевской конвенцией. Что, разумеется, не мешает нам ее производить. (Совсем недавно по информканалам прошло сообщение, что в России начат выпуск вакуумных бомб, сходных по мощности с тактическим ядерным оружием – такая бомба при весе в 7 тонн дает взрыв, эквивалентный 40 тоннам тротила. Экономично!)

Короче говоря, по всем параметрам это был объемный взрыв, и можно было бы не верить военным, если б не одно «но»: никаких металлических деталей от бомбы в районе воронки также обнаружено не было. А при такой силе взрыва вес бомбы должен был достигать нескольких тонн. Этого более чем достаточно для обнаружения!..

Таким образом, стало возможным твердо сделать несколько отрицательных утверждений:

1) взрыв был вызван не химической взрывчаткой;

и

2) это не была вакуумная бомба «made in USSR»…



А дальше исследователи начинали теряться в догадках и поневоле уходили в мистику, поскольку взрыву предшествовали разные удивительные и необъяснимые явления.

За четыре часа до взрыва на окраине Сасова начали летать огромные светящиеся шары, похожие на шаровые молнии, только больше. Один из них видели прямо над железнодорожной станцией пассажиры, работники станции и машинист маневрового тепловоза, который и поднял тревогу. Аналогичные шары и свечение в небе над местом будущего взрыва наблюдали курсанты местного летного училища гражданской авиации и рыбаки.

За пару часов до взрыва над местом будущей воронки жителями окраин были замечены два больших красных шара в воздухе. Ощущалось легкое сотрясение земли.

Наконец, непосредственно перед катастрофой жители близлежащих деревень увидели над местом взрыва две яркие голубые вспышки и услышали нарастающий гул, приняв происходящее за грозу.

…Ну, а дальше начался сам взрыв. Именно «начался», ибо он был довольно продолжителен по времени. Сперва раздался низкий нарастающий звук, загудела и затряслась земля, потом город накрыла ударная волна. Раскачивались дома, падали шкафы и телевизоры, сонных людей сбрасывало с кроватей, звенело бьющееся стекло, срывалась кровля с крыш. Проверка, произведенная позже, показала, что во многих местах под землей полопались канализационные трубы. При этом в непосредственной близости от воронки никаких разрушений вообще не было – деревья и кустарник там стояли совершенно целые, не поломанные и не опаленные температурным воздействием… Затем, достигнув максимума, взрыв так же постепенно стих. А воронка после взрыва еще некоторое время светилась по ночам, нервируя солдат, стоявших в оцеплении.

Разгадка сасовского взрыва так и не была найдена. Российская публика, замученная интенсивными политическими событиями и поисками пропитания в пустых магазинах, вскоре забыла об этом происшествии. И вряд ли нашлось в стране много голов, которые задались вопросом: а не может ли это повториться в гораздо больших масштабах и в более населенных местах?..

Между тем это начало повторяться с пугающей частотой…

Через год с небольшим – в июне 1992 года, в семи километрах от того же Сасова, на засеянном кукурузном поле появилась еще одна воронка. Ее диаметр составлял 12 метров, а глубина 4 метра. Взрывной характер воронки однозначно читался по кольцевому выбросу грунта, который лежал валиком вокруг. Кроме того, вокруг воронки были раскиданы крупные комья земли.

В течении 10 последующих лет на территории России прогремело еще 12 аналогичных по своим проявлениям взрывов. Скажем, 4 марта 1999 года в Курской области произошел, как писали корреспонденты, «чудовищный взрыв». Официальные бумаги были менее эмоциональны. Так, работники местного военкомата, занимавшиеся выяснением причин случившегося, позже написали в отчете: «Мощный взрыв неизвестного происхождения произошел возле деревни Ушаково Фатежского района Курской области 3-4 марта 1999 года. Размеры воронки 13x8 м, глубина 5 м. Взрывом вывернуло около 4000 т земли…»

Вскоре в нескольких километрах от Ушаково было найдено еще восемь свежих взрывных воронок.

В управлении МЧС поначалу было две версии – метеориты и подрывы взрывчатки. Обе не подтвердились. Ни метеоритных осколков, ни следов взрывчатки и кусочков металла от адских машин в воронках и поодаль от них обнаружено не было.

После того как самые естественные версии были таким образом опрокинуты, официальный Курск признал причиной этих явно взрывных воронок «оползневые явления». Такое странное заключение выдали научные сотрудники курского Всероссийского научно-исследовательского института земледелия и защиты почв от эрозии, которые принимали участие в работе комиссии МЧС. Иначе как отпиской это назвать было нельзя, но все сразу успокоились. К тому же версия об оползнях (куда и чего там сползло, интересно?) противоречила показаниям случайных свидетелей, которые видели нечто удивительное, о чем мы еще вспомним в свое время и в своем месте.

Почвоведы составили свое заключение, основываясь на одном факте: воронка не была вызвана падением тела сверху, взрыв шел снизу, из почвы. Может быть, грунтовые воды? Но как тогда объяснить следующий факт: температура грунтовых вод ранней весной (напомним, все это произошло 4 марта) не очень отличается от нулевой; между тем, лабораторные исследования проб грунта показали, что почва подверглась нагреву до температуры свыше 1000°С!

Поэтому не всех заключение почвоведов убедило. Некоторые, несмотря на отсутствие следов метеорита, продолжали настаивать на внеземном происхождении воронок. Заключение Главного управления по делам гражданской обороны и чрезвычайным ситуациям Курской области, например, гласило:

«Взрыв, вероятно, был вызван объектом высокой кинетической и тепловой энергии. Судя по направлению выброса грунта, падение объекта проходило со стороны южного (юго-восточного) направления. Расплавление прибрежной части льда на пруду, возможно, произошло и по причине попадания на него обломков (частиц) объекта. Прожженные отверстия диаметром до 5 см наблюдались и в ледяных глыбах, разбросанных вокруг воронки и нависающих по краям кратера. Исходя из повышенной относительно окружающего фона радиации в зоне воронки, следует предполагать, что взрыв был вызван падением метеорита. Последовавшие за этим взрывы – результат выброса пара или воспламенения смеси водорода и кислорода при разложении воды от высокой температуры…»

Покопавшись в архивах, можно обнаружить, что подобные явления, когда на ровном месте земля вдруг начинает взрываться, случались и ранее. Причем не только в России. В мае 1967 года в Марлиане (Франция) прямо посреди поля, засеянного клевером, были найдены невесть откуда появившиеся воронки. Они поразили наблюдателей наличием в них вещества яркого пурпурного цвета. Химический анализ, проделанный в Дижонском университете, показал, что это сплав кристаллов кварца и окиси алюминия. Самые обычные вещества, вот только чтобы их сплавить, нужна температура свыше полутора тысяч градусов. Но при этом листья клевера, росшие вокруг воронки, не были ни обуглены, ни даже высушены.

В следующем году (1968) нечто подобное произошло в Швейцарии. Там поутру рыбаки увидели на льду местного озера несколько странных полыней. Странность была в том, что лед вокруг них был раскидан так, словно под водой что-то взорвалось. Вызванные водолазы нашли на дне озера нехарактерное для донных отложений кристаллическое вещество…

Надо сказать, человечество проявило не слишком большую заинтересованность в расследовании этих случаев. Скорее всего, это произошло только потому, что пока все подобные взрывы обходились без жертв. Но это только пока. Взрыв, эквивалентный 30 тоннам тротила, типа сасовского, произойди он не на окраине, а в самом городе, унес бы немало жизней. И, не зная природы этих взрывов, кто может утверждать, что 30 тонн тротила – это их предел? А если будет 60? Или 160? А если килотонна?..

Что это было? Когда и где это произойдет в следующий раз? И не является ли это предвестником чего-то более страшного, чего мы даже не можем себе представить?

Часть 1


Рождение Родины

Когда б вы знали, из какого сора…

Анна АхматоваЕсли вы держите в руках эту книгу, вы наверняка не француз. Во всяком случае, я очень на это надеюсь. Потому что в мою память неизгладимо врезался один эпизод с французского телевидения – до смерти его не забуду! На игре «Кто хочет стать миллионером» игроку-французу задали вопрос: что вращается вокруг Земли? Варианты ответов были такими: Луна, Солнце, Марс, Венера. Игрок задумался…

Это не был пропитой неграмотный бомжара, это был интеллигентный с виду господин в весьма культурных очочках с интеллигентными залысинами и седыми волосами в тех местах головы, где они еще оставались.

Вопрос был на полторы тысячи евро. Игрок думал. Думал тяжело и упорно, работа мысли явственно отражалась на его породистом лице. Вопрос был труден, поэтому игрок взял подсказку зала, полного французов. И, надо сказать, французы почти не подкачали – мнение зала разделилось: 42% проголосовало за Луну, 56% – за Солнце. Игрок поверил залу…

Отрывок из этой программы валяется где-то в Интернете, и многие русские, посмотрев его, не верят в подлинность происходящего. Они считают, что это какой-то очень хитрый монтаж. Меня и самого порой одолевают сомнения: не монтаж ли? Уж больно невероятно.

Но если такие люди, как эти французы, существуют в реальности, им мою книгу читать не нужно. Потому что я не собираюсь объяснять читателю то, что приличный человек должен знать с пятилетнего возраста от мамы. Я не рассчитываю на академиков, но весьма надеюсь, что читатель помнит, при какой температуре кипит вода, знает, сколько планет в Солнечной системе, что-то слышал о химии и примерно представляет, как устроены атомы. В России, слава богу, каждый школьник знает, что вокруг атомного ядра вращаются электроны, причем их количество равно количеству положительно заряженных протонов в центре ядра, отчего в целом атом электронейтрален. Иные титаны ума, я уверен, даже помнят, что, помимо протонов, в ядре атома есть также незаряженные частицы, которые называются нейтронами. А большего нам знать и не нужно. Поехали!..

Глава 1


Как птица Феникс

Начало этой книге было положено, когда четыре с половиной миллиарда лет тому назад где-то на окраине Млечного пути взорвалась очередная сверхновая звезда…

Я так издалека начинаю, потому что большое видится на расстоянии. И если мы хотим понять, что происходит у нас под ногами, то не нужно уподобляться свинье, уткнувшейся рылом в землю, а нужно поднять голову и устремить взор к звездам. Конечно, там, на небе, сплошная астрономия, а внизу – приземленная геология, и что, казалось бы, между ними общего?.. Однако новое порой рождается именно на стыке нестыкуемого – там, где его найти совершенно не ожидаешь. И в этой книге, которая, строго говоря, должна была быть написана только лет через десять-двадцать (именно таков разрыв между окончательным утверждением новых парадигм в науке и появлением массовых научно-популярных книжек о них), вы познакомитесь с самыми новейшими научными воззрениями. Которые не так давно начали свое шествие в науке и с которыми еще не успели согласиться (и даже познакомиться) многие ученые. Но которые своей блистательной перспективностью уже завоевали немалый авторитет среди малой публики.

Собственно говоря, для успеха любой теории основополагающими являются две вещи. Теория должна основываться на эмпирических, опытных данных, объяснять их… И она должна обладать предсказательной силой. Именно такие теории называют научными. С этой точки зрения фрейдизм или марксизм – не наука, поскольку не обладают свойством опровергаемости. А вот теория относительности вполне научна! Научной является всякая теория, которую можно подтвердить или опровергнуть с помощью эксперимента. Процесс возникновения науки происходит так… Появляются новые опытные данные, которые не вписываются в старую модель. Ученый, поскрипев извилинами, выдумывает новую модель, и она ему очень нравится: новая теория чертовски красива, и она еще лучше прежней объясняет не только все известные факты (включая те новые данные, которые в старую теорию не вписывались), но и позволяет делать рискованные предсказания. Что значит рискованные?

Это значит, что рискует ученый, который в целях проверки своей теории заявляет: если верна моя модель, должно существовать такое-то неизвестное пока явление, нужно провести эксперимент и проверить. Если результат эксперимента с предсказанием не совпадает, теория неверна. Если совпадает – теория блистательно подтверждается и начинает считаться истинной (то есть актуальной на сегодняшний момент). Именно такое рисковое предсказание сделал однажды Эйнштейн относительно искривления пространства вблизи больших масс. И результат проведенного эксперимента вписал теорию относительности в списки признанных, то есть верных, истинных теорий. А лет через десять все магазины Европы были завалены популярными книжками, объясняющими обывателю суть теории относительности.

Теория, которой посвящена данная книга, не только основана на известных эмпирических фактах, но и позволила сделать несколько совершенно блистательных предсказаний, тем самым подтвердив свою истинность. Но выводы, вытекающие из этой теории, столь непривычны, столь ошеломляющи, что принять ее сегодня готовы не все ученые. Так же, как не все физики старого поколения приняли Эйнштейна. Так же, как позже Эйнштейн психологически не смог принять квантовую теорию. Она казалась ему чересчур непривычной, абсурдной и несправедливой. Психология – тонкая штука…

Но читателю в этом смысле легче: его мозги не загружены старыми теориями и потому новейшие лягут легко, словно тут и были.

Итак, начало этой книге было положено, когда четыре с половиной миллиарда лет тому назад где-то на окраине Млечного пути взорвалась очередная сверхновая звезда…

Разбросанное взрывом вещество смешалось с космической пылью. Затем постепенно, под действием гравитации, эта смесь стала стягиваться к новому центру тяжести, появление которого в спиральном рукаве нашей галактики было спровоцировано тем же взрывом Сверхновой. Чем больше сжималась туманность, тем быстрее она вращалась – как фигурист, который прижимает раскинутые руки, собираясь «в кучку», и тем самым резко увеличивает скорость своего вращения. Скорость вращения нашей туманности от практически нулевой в самом начале сжатия выросла до весьма ощутимых величин. И, в конце концов, центробежные силы уравновесили силы гравитации и сжатие остановилось. Настал момент так называемой ротационной неустойчивости. В это время туманность напоминала двояковыпуклую линзу. Диаметр этого газопылевого образования аккурат укладывался в нынешнюю орбиту Меркурия – 100 миллионов километров. В середине холодной туманной линзы было сгущение, позже превратившееся в Солнце, а на периферии – более-менее разреженный газ. По-другому такую туманность астрономы называют небулой. Температура в центре небулы была тогда всего ничего – несколько тысяч градусов. Обычный физический нагрев сжимающегося газа. Кто накачивал ручным насосом велосипедное колесо и собственной ладонью чувствовал нагрев сжимающегося газа, знает, о чем речь.

Мы сегодня знаем общее количество вещества в Солнечной системе и, исходя из этого, можем количественно оценить промежуток времени от момента взрыва сверхновой звезды (пора бы уже дать ей какое-нибудь имя, этой нашей звезде-прародительнице, из пепла которой мы состоим!) до момента наступления ротационной неустойчивости. Процесс этот, надо признаться, занял некоторое время. Правда, по астрономическим часам время совершенно ничтожное – миллион лет.

Эволюция звездной системы шла по экспоненте. Вообще, экспонента – общий закон для всех эволюционных процессов. Выглядит экспоненциальный процесс так: сначала все идет медленно-медленно, потом быстрее, быстрее, быстрее и, в конце концов, приобретает скорость взрыва. А после взрыва начинается новый этап медленного роста, но уже на качественно новом уровне: тогда растет уже нечто другое, порожденное взрывом.

Чтобы проиллюстрировать экспоненту для нашего случая, примем весь миллион лет сгущения межзвездного газа за один час. Поставим таймер и посмотрим. И увидим, что одна сотая доля всей массы, раскиданной взрывом сверхновой, сгустилась за 45 минут. За следующие 15 минут (без нескольких секунд) в центре сконденсировалась ровно половина газа, составлявшего будущую солнечную систему. А оставшаяся половина массы слетелась за несколько секунд до финального гонга. Вот вам экспонента.

Что же представлял собой этот самый газ, который сгустился до крутящейся приплюснутой туманности? Клёвую кашу из новеньких атомов, наработанных в ядерной топке сверхновой и потом раскиданных взрывом по межзвездному пространству! Там была вся таблица Менделеева. Были там и радиоактивные элементы – как долгоживущие, так и с периодом полураспада в сто тысяч или миллион лет. Сейчас их в нашей Солнечной системе уже нет – давно вымерли. А когда-то были и сыграли очень важную роль.

…Для тех, кто в танке и, к стыду своему, напрочь забыл, что такое изотопы и радиоактивные элементы, поясняю максимально просто, как для французов. Глянем в таблицу Менделеева. Что мы там увидим? Мы увидим массу всякой интересной всячины! Вот, например, элемент под №6 – углерод, который обозначается буквой C. Номер элемента в периодической таблице – не просто цифирка в реестре. Она означает, что в ядре углерода 6 протонов. А вокруг них, соответственно, по своим орбитам вращаются 6 электронов. Атомный вес углерода 12 единиц. Это вес ядра. За единицу веса принят вес одного протона. Значит, помимо шести протонов, в ядре атома углерода есть еще шесть частиц без электрического заряда (12-6 = 6). Мы знаем, как они называются, – нейтроны. Вес нейтрона практически равен весу протона.

Таким образом, ядро атома углерода под номером 6 с атомным весом 12 сделано из шести протонов и шести нейтронов, вокруг которых болтаются шесть электронов.

Ядро атома железа, которое стоит в таблице Менделеева под номером 26 и имеет атомный вес, равный 56 единицам, сделано из 26 протонов и 30 нейтронов (56-26), вокруг которых крутятся по орбитам 26 электронов, уравновешивая своими 26-ю отрицательными электрическими зарядами 26 положительных зарядов протонов. И делая атом полным, законченным и электронейтральным.

Однако в природе встречаются атомы-уродики, в которых нейтронов больше, чем положено по штату. Такие атомы называются изотопами. Например, вместо шести нейтронов в ядре углерода их может быть восемь. Тогда атомный вес возрастает на две единички, и углерод называют C-14, в отличие от обычного углерода C-12. Изотопы нестабильны и норовят развалиться на более стабильные составляющие. Время жизни у каждого изотопа свое. Например, у C-14 период полураспада составляет примерно 5500 лет. Это значит, что за пять с половиной тысяч лет из килограмма такого углерода распадется полкило. Из тысячи атомов развалится 500 штук. Из двух атомов – один. А из одного?

Хороший вопрос.

Один атом углерода за 5500 лет распадется с вероятностью 1/2.

…Кроме изотопов, нестабильными являются также те элементы таблицы Менделеева, которые имеют очень большой порядковый номер и атомный вес. Ядра этих атомов, состоящие из многих десятков частиц, столь крупны, что протоны, расположенные на противоположных краях огромного ядра, довольно далеко отстоят друг от друга. В этих условиях мощные, но короткодействующие ядерные силы, скрепляющие протоны в ядре, уже не справляются – над ними начинают преобладать более слабые, но зато дальнодействующие силы электростатического отталкивания между одноименно заряженными протончиками. И ядро разваливается.

Такой самопроизвольный распад называется радиоактивностью. При распаде нестабильного ядра получается стабильное ядро, а прочь от него улетают «лишние» частицы и высокоэнергетичные кванты электромагнитного излучения – гамма-лучи. Именно эти гамма-лучи и сыграли ключевую роль в истории нашей крутящейся туманности. Они ионизировали атомы, из которых туманность состояла.

Для тех, кто опять-таки страдает склерозом, напомню, что ионизация атома – это отрыв от него одного или нескольких электронов. Гамма-квант шарахает по электрону и срывает его с орбиты. Электрончик отправляется в свободный полет, а атом в целом, потеряв один отрицательный заряд, соответственно, перестает быть электронейтральным и приобретает положительный заряд +1. Если атом теряет два электрона, он приобретает заряд +2.

Короче говоря, из-за радиоактивности и сопутствующей ей ионизации наша туманность состояла из частично ионизированного газа – плазмы. Плазма – электропроводник. А в центре небулы, к тому времени разогретом до нескольких тысяч градусов и потому начавшем тускло светиться темно-красным светом, появились первые конвекционные потоки, которые выносили избытки тепла к внешним границам небулы. От горячего центра нагретый газ поднимался вверх, остывал и снова опускался вниз. Так зимой в комнате движется воздух, нагреваемый батареей.

Силы Кориолиса – те самые, которые мы проходили в школе и из-за которых в северном полушарии реки подмывают правый берег, – закручивали конвекционные потоки плазмы в нашей небуле против направления вращения туманности. Они завивались в спирали, и вся эта конструкция напоминала соленоид.

К этой картине надо добавить силовые линии магнитного поля галактики, которые сгустились в небуле и приобрели форму «бабушкиного клубка шерсти» (по сути, они навивались на небулу при сборе ее массы). Что же получилось? Классическая картина – проводники (конвекционные потоки плазмы) движущиеся в магнитном поле. Электромотор! В проводниках должны генерироваться электрические токи. Но поскольку эти проводники закручены в катушку соленоида, такая конструкция обязана генерировать свое магнитное поле. И это поле было очень мощным, поскольку энергия для него черпалась непосредственно от энергии гравитационного стягивания будущей звезды.

Дальнейшее описать популярно не представляется возможным (точнее, вполне представляется, но для этого понадобился бы целый том весом в килограмм), поэтому сложную физику процесса я описывать не стану, а просто опишу то, что увидел бы внешний наблюдатель, представься ему такая возможность…

Небула, жестко армированная, словно скелетом, магнитными силовыми линиями, начала вращаться, как одно целое – как твердое тело, то есть угловая скорость всех атомов в ней стала одинаковой. До этого она вращалась, как облако газа: разные слои и частицы неслись с разными скоростями; примерно так сейчас вращается Солнце – слоями. И здесь возникает любопытный момент. Мы тут говорили, что небула представляла собой газовую туманность в форме линзы. А какова была плотность этой туманности, как вы думаете? Она была как воздух? Нет! Это была почти пустота, практически лабораторный вакуум. И вот эта «почти пустота» с редкими частицами и «вмороженными» в нее магнитными силовыми линиями вращалась, как единое целое! Разве не поразительно? Кроме того, произошло значительное уплощение толстенькой линзы небулы, она стала больше похожа на монету.

И вот, через некоторое время после того как небула перестала быть хаотической кашей, «схватилась» и стала вращаться единым целым, наш внешний наблюдатель увидел бы потрясающую картину – резкий сброс экваториальной части крутящейся туманности. Физика этого процесса должна быть понятна людям, хорошо знакомым с теоретической механикой, и совершенно неинтересна широкому читателю. Просто от экватора крутящейся туманности рывком отделилась часть массы, образовав «дымное кольцо». Из этого кольца позже и появились планеты…

Момент количества движения был сброшен – фигурист раскинул прижатые руки, и его вращение замедлилось. Туманность стала крутиться медленнее, поэтому силы Кориолиса в центре сгущения ослабли почти до нуля, струи плазмы перестали закручиваться в спирали, соленоид разрушился, а с ним отключилась генерация магнитного поля небулы.

Получается, что небула будто специально включила собственное магнитное поле, чтобы сбросить часть массы для формирования планетной системы. Сколько же длился этот космический миг сброса части лишней массы и формирования протопланетного диска? Ничтожных сто лет! Впечатляющий мгновенный аккорд после миллиона лет поначалу неспешного, а потом ускоряющегося сгущения!

Ну, а дальше пошло как по маслу. Поскольку скорость вращения центрального сгущения (протосолнца) упала, центробежные силы уже не могли противостоять гравитации, газ начал активно сжиматься, температура расти, и, в конце концов, в центре всей этой газовой кучи, состоящей в основном из водорода, начались термоядерные реакции – зажглась звезда.

А что в это время происходило со сброшенным газовым бубликом, крутящимся вокруг звезды? Он начал жить своей жизнью. И жизнь эта была удивительной.

Магнитное поле небулы до его отключения было довольно сильным. А внутренняя часть протопланетного диска, охваченная этим полем, была ионизированной, то есть токопроводящей. Когда рубильник был выключен (соленоид распался) и поле стало разрушаться, в токопроводящем диске навелись круговые электрические токи. Известное дело: вспомните школьный опыт – учитель размыкает цепь в индукционной катушке, и стрелка вольтметра делает мах, фиксируя скачок напряжения. Это происходит из-за того, что в катушке наводится ток, который стремится сохранить магнитное поле от распада. В школьном опыте это явление (скачок напряжения) продолжается долю секунды. Но в небуле катушка соленоида была в тысячу миллиардов раз больше. Поэтому скачок напряжения растянулся на тысячи лет. И все это время во внутренней части протопланетного диска (где потом сформировались планеты земного типа) гуляли мощные электротоки.

В результате газовый бублик стал разделяться на множество более тонких отдельных колец. Это произошло потому, что токи, текущие в одном направлении, притягиваются. (Опять-таки школьный опыт – притяжение друг к другу проводников с однонаправленным током). Сначала этих тонких колец вокруг протосолнечной небулы было очень много, но потом они стали сливаться друг с другом. Причем слияние нескольких соседних тонких газовых колец в одно не приводило к его утолщению. Напротив, сечение колец уменьшалось, они становились все плотнее и плотнее по тем же самым причинам взаимопритяжения.

А потом произошло необычное явление – крутящиеся вокруг протосолнца тонкие газовые обручи начали в отдельных местах словно перетягиваться невидимыми нитками, превращаясь в кольцевую связку «сосисок» неравной длины. В физике это явление называется пинч-эффектом: когда через плазменный шнур течет ток, на нем начинают образовываться кольцевые манжеты из магнитных силовых линий, которые вскоре пережимают проводник полностью.

Позже под действием гравитации эти сосиски превратились в газовые шары – глобулы, из которых потом собрались планеты. Разновеликих глобул были десятки тысяч, а их диаметры достигали миллиона километров.

Любопытно, что, как только в оторвавшемся от небулы газовом бублике навелись токи, бублик засветился мерцающим белым светом – по тем же причинам, по которым светится неоновая лампа. И чем больше потом уплотнялись тонкие плазменные кольца, получившиеся из распавшегося бублика, тем ярче они светились. При этом Солнца на тот момент еще не было, оно только-только раскочегаривалось и едва теплилось багрово-красным цветом.

Дальнейший процесс сборки планет из газовых глобул современной науке хорошо известен, его прекрасно описали математически российские ученые Тимур Энеев и Николай Козлов еще в 1980 году. Причем интересно, что их замечательное открытие было сделано, что называется, «от бедности». Точнее говоря, для упрощения работы. До Энеева и Козлова считалось, что планеты собирались из притягивающихся друг к другу твердых частичек – сначала маленьких пылинок, потом кусков покрупнее, типа метеорита, затем из штуковин размером с добрый астероид… Но математически просчитать столкновение мириадов упругих частичек на тогдашних ЭВМ было невозможно из-за разных результатов соударений. Ведь при соударении твердых частичек возможно как их слипание, так и дробление, а также упругий удар с разлетом… ЭВМ могла просчитать только тысячу таких взаимодействующих частичек. Слишком мало!.. Задача представлялась неразрешимой. А посчитать хотелось. Поэтому Энеев и Козлов сделали себе поблажку. Они решили, что каждое сближение двух частиц завершается их слиянием, а не отталкиванием и дроблением. Это позволило увеличить число частичек с тысячи до десятков тысяч. Но по физической сути это допущение означало одно: ученые фактически отказались от модели объединения твердых тел и перешли к модели абсолютно неупругих соударений, похожих на слияния капелек ртути.

Совершенно другая физика! Противоречившая тогдашним представлениям о рождении солнечной системы, зато делавшая возможными расчеты.

Провернув этот хитрый финт, Энеев и Козлов загрузили советскую ЭВМ исходными данными (протопланетный диск плотно упакован газовыми сгустками – глобулами, которые вращаются по круговым орбитам в поле силы тяжести массивного центрального тела и гравитационно взаимодействуют друг с другом) и пошли, надо полагать, пить чай, пока шкафы ЭВМ грелись и гудели. Подсчет дал неожиданный результат. Неожиданно прекрасный, я бы сказал. Машина, погудев, показала картину Солнечной системы, полностью соответствующую реальной! Модель Энеева-Козлова выдала не только такие принципиальные параметры Солнечной системы, как необходимое число планет и закон Тициуса-Боде (закон планетарных расстояний), но даже особенности вращения отдельных планет, например, обратное вращение Венеры!

Это могло означать только одно: модель, скорее всего, правильная, и соударения действительно шли неупруго. Но для окончательного триумфа модели и присвоения ей звания истинной нужно было еще сделать предсказание. И такое предсказание Энеев и Козлов сделали: в соответствии с их моделью в Солнечной системе должен быть еще один пояс астероидов – за Нептуном… Всем, кроме французов, известен пояс астероидов между Марсом и Юпитером. Но даже ученым тогда ничего не было известно о втором поясе астероидов. Однако позже этот пояс был открыт, там крутятся сотни астероидов диаметром по 200-300 км…

Так гипотеза стала теорией. Оставался лишь один вопрос: почему соударения протопланетных глобул были неупругими, хотя, по идее, должны были быть упругими? Сейчас ответ на него найден: ионизация газа, которая постоянно поддерживалась короткоживущими радиоактивными элементами, не позволяла частичкам вещества собираться в твердые и потому упругие комки – электростатическое отталкивание положительно заряженных ионов противилось силам всемирного тяготения. Потому-то сбор планет происходил не из твердых частиц и тел, но из газовых протопланетных сгустков – глобул. По мере сбора протоземли ее масса увеличивалась и, соответственно, возрастали силы гравитационного стягивания. Это приводило к увеличению средней плотности. В результате радиус растущей протопланеты оставался в пределах миллиона километров. В таком же состоянии (газовых протопланет) находились первое время и другие планеты земного типа. И лишь затем началась конденсация, поскольку к этому времени подвымерли короткоживущие изотопы и стала спадать степень ионизации.

В газовой протопланете, объединенной силами гравитации, рост крупных твердых тел был невозможен, и конденсация протовещества с последующим уплотнением его в твердую планету была подобна «мягкому пеплопаду» к центру тяжести.

Происходила она довольно медленно – в течение следующего миллиона лет – и напоминала то ли слияние капель, то ли слипание крупных хлопьев пепла в медленном полете.

Из этого «пепла» и получилась Земля.

Глава 2


Ингредиенты

Сейчас Земля напоминает слоеный пирог. Внутри – жидкое ядро с твердым ядрышком, выше – мантия, еще выше – твердая корочка. Но чтобы правильно приготовить пирог, нужно знать состав исходных продуктов. Каким он был? Это важный вопрос, от которого зависит наше с вами будущее.

Но прежде ответим на другой вопрос: откуда автор знает, что происходило четыре с половиной миллиарда лет тому назад с Солнечной системой, если он там не был? Отвечу: от науки. Наука над этой проблемой очень много билась.

Науке, например, давно было известно, что 98% момента количества движения Солнечной системы сосредоточено в ее планетах, хотя масса планет составляет только 1/700 долю от массы Солнца (момент количества движения – это произведение массы на скорость и на расстояние до центра вращения: М = m·v·r). И было совершенно непонятно, каким же образом небуле удалось сбросить часть вещества вместе с моментом количества движения для дальнейшего производства из него планетной системы. Этот больной вопрос очень долго не находил ответа, пока английский астрофизик Фред Хойл не предположил, что в сбросе лишней массы туманности могло помочь ее собственное магнитное поле.

Как только магнитное поле включилось и заставило туманность вращаться, как единое целое, то есть с одной угловой скоростью, так сразу момент количества движения, выраженный через эту самую угловую скорость (?), приобрел следующий вид: М = m·?·r

2

. В формуле появился квадрат! То есть в системе, которая вращается с одной угловой скоростью, момент количества движения «сам по себе» сместился к краю системы. Именно поэтому и произошел отрыв. А когда от экватора небулы оторвался газовый бублик, вместе с ним ушел и «лишний» момент количества движения. Каковой мы сегодня имеем удовольствие наблюдать и рассчитывать… Прекрасное объяснение!



Догадке Хойла долго не верили. Дело в том, что молодые звезды, которые только-только зажглись, не имеют магнитного поля, выходящего за пределы самой звезды. А для сброса бублика нужно было поле, протянувшееся на сотни миллионов километров от протосолнца! И это смущало… Но ведь Хойл и не говорил ничего про уже зажегшуюся звезду, он говорил именно о протозвезде – небуле. И его догадка о том, что в рождении планетной системы решающую роль сыграла короткая вспышка магнитного поля небулы, позже была успешно дополнена физическим механизмом того, как именно оно могло включиться и выключиться (очень упрощенно мы этот механизм описали главкой выше).

Вообще, Фред Хойл претерпел много несправедливостей в своей жизни. И отношение к нему научного сообщества не всегда было однозначным. Хойл вообще не походил на строгого кабинетного ученого – ни внешне, ни внутренне. По наружности он напоминал не профессора, а скорее рабочего – этакий простой парень с мясистым носом. В очках, правда… Еще он писал научно-фантастические рассказы, что не считается в кругу ученых серьезным занятием, да и, занимаясь научной деятельностью, допускал порой рискованные шутки, а также высказывал странные идеи.

Родился Хойл в 1915 году в Йоркшире. Его отец торговал шерстью, а сына больше тянуло к звездам. Окончив колледж, парень попал в хорошие руки Поля Дирака – знаменитого физика, открывателя антиматерии, который и вылепил из Хойла настоящего ученого. Хойл почти сразу же после появления на научном горизонте начал потрясать научную общественность всякими интересными штуками. Например, он на пару с коллегой разработал весьма странную теорию стационарной Вселенной. Тут нужно кое-что пояснить…

В начале века, когда Хойл еще только учился в школе, в науке господствовала точка зрения, будто Вселенная вечна и бесконечна. Эта теория была настолько проста и антибожественна, что «на ура» принималась всеми учеными. Если Вселенная вечна, значит, никакого сотворения не было, и вопрос с Богом можно закрыть. XIX век своими величайшими открытиями во всех науках – физике, химии, биологии, геологии – постепенно приучил ученых к тому, что библейская точка зрения на мир смешна и антинаучна. Сейчас в это мало кто поверит, но еще в начале XIX века большинство ученых-геологов, например, всерьез разделяло теорию Всемирного потопа!.. Привыкнув за сто лет бить Бога и Библию по всем фронтам, ученые были несколько обескуражены, когда на их горизонте появились данные о том, что Вселенная расширяется и, возможно, когда-то она вся была сосредоточена в одной точке, которую и нужно считать началом мира. Начало мира – это что, сотворение, что ли? Нехорошо…

Однако число достоверных астрономических данных о том, что галактики разлетаются прочь друг от друга, год от году росло. Вслед за этим росло и число сторонников теории разлета Вселенной – в основном среди молодых ученых, которым легче принимать новое. А монстры и зубры типа Хойла психологически еще сопротивлялись этому, выдумывая новые объяснения новых фактов в рамках старой парадигмы.

Да, Хойл не был сторонником теории разлета, которая сегодня является главенствующей в астрофизике. Напротив, высмеивая эту теорию, именно он и дал ей смешное, с его точки зрения, название – теория Большого взрыва (по-английски это звучит действительно забавно – Big Bang). Но название это оказалось столь точным, что закрепилось в науке официально, и сегодня уже никому не кажется смешным.

Между прочим, сомнения Хойла в том, что Вселенная имеет начало, были основаны не на пустом месте: до 1950 года астрофизики сильно занижали расстояния до соседних галактик, и в сочетании с теорией разлета галактик это давало возраст Вселенной меньший, чем возраст Земли. Абсурд! Поэтому Хойл вместе с Бонди и Голдом сразу после войны нарисовали другую модель Вселенной, которая хоть и расширяется (спорить с накопленными фактами, говорящими о том, что расстояния между галактиками растут, было невозможно), но при этом не имеет начала. Как же Хойл и его приятели вышли из положения? Они постулировали, что на освободившихся после разбега галактик местах образуется новое вещество, из которого потом вновь появляются звезды и галактики. Причем зарождение вещества происходит с такой скоростью, что средняя плотность Вселенной всегда остается постоянной величиной, несмотря на ее расширение.

Образование вещества из пустоты? Это было уже не просто смело, это было нагло! Это противоречило законам сохранения. И потому было подвергнуто резкой критике. Тем не менее работа Хойла долгое время оставалась одной из самых цитируемых в мире астрофизики, потому что прекрасно описывала все известные на тот момент факты.

Но потом сторонники теории Большого взрыва сделали рискованное предположение, которое должно было или опрокинуть или подтвердить их теорию. Они предсказали, что после Большого взрыва должны были остаться следы – остаточная температура. И в шестидесятые годы эта температура (реликтовое излучение) было найдено! С тех пор интерес к теории стационарной Вселенной пропал сам по себе.

Любопытно, однако, что сам Хойл вовсе не отказался от своей теории, хотя, возможно, и поддерживал ее уже из чисто спортивного интереса. Тем не менее в 2000 году в издательстве Кембриджского университета вышла его книга с оригинальным названием: «Другой подход к космологии: от Статической Вселенной через Большой Взрыв к Реальности». В этой книге старичок реанимировал теорию стационарной Вселенной. Только теперь она у него все время пульсирует…

Однако не нужно думать, что Хойл всю жизнь только и делал, что производил эксцентричные идеи. Нет. Он был добротным теоретиком, весьма уважаемым в научном сообществе. Именно Хойл впервые вплотную занялся вопросом происхождения химических элементов. Известно, что звезды состоят на 75% из водорода и на 23% из гелия. Эти вещества – два главных химических элемента Вселенной. И лишь пара процентов остается на остальные полторы сотни элементов периодической таблицы. Почему именно так?

Хойл ответил на этот вопрос. Он взял железный арифмометр и рассчитал всю цепочку реакций, протекающих в недрах звезд, получив прекрасные результаты, обладающие предсказательной силой. Из теории ядерных реакций Хойла следовало, что у углерода-12 должен быть один совершенно неочевидный энергетический уровень, равный 7,82 МэВ. Этот уровень позже был обнаружен экспериментально. Труд Хойла о термоядерном синтезе в недрах звезд считается классическим, у него даже есть свое сокращенное название, как у старого приятеля: физики фамильярно называют эту работу «B2FH». Именно она легла в основу нового раздела космогонии – ядерной астрофизики.

Короче говоря, научные заслуги Хойла несомненны и подтверждены многочисленными наградами. В Англии за научные заслуги Хойлу королевой было присвоено звание рыцаря. А в 1997 году Шведская академия наук наградила его премией Крэфорда «за пионерский вклад в исследование звездной эволюции». Между прочим, эта неизвестная у нас премия лишь чуть-чуть уступает нобелевской по размеру денежного вознаграждения…

Что же касается самой «нобелевки», то здесь произошла весьма странная и некрасивая история. В некоторых книгах можно прочитать, что Хойл – нобелевский лауреат. Это ошибка. Не был он нобелевским лауреатом. И все из-за своего эксцентричного характера!

В 1983 году Нобелевский комитет присудил премию двум астрофизикам – Субраманьяну Чандрасекару и Уильяму Фаулеру «за теоретические и экспериментальные исследования ядерных реакций по формированию химических элементов во Вселенной». Поскольку родоначальником всего этого дела был Хойл, его имя должно было присутствовать в списке награжденных первым. Но его там не было. Почему?

Фаулер, вернувшийся с награждения, тет-а-тет рассказал Хойлу, что у Нобелевского комитета «есть железное правило: если кто-то критиковал их, то не видать ему премии».

– Вообще-то это правда, я не особенно учтиво отзывался о них после истории с премией за пульсары… – признавался Хойл.

Действительно, когда-то горячий Хойл жестко критикнул шведов за неприглядную историю с открытием пульсаров. Звезды-пульсары в 1967 открыла аспирантка Кембриджа Джоселин Белл. А премию за это открытие в 1978 году дали ее начальнику Энтони Хьюишу. Хойл решил, что это несправедливо, о чем опубликовал материал в «Таймс». И поплатился за это…

Умер великий астрофизик совсем недавно – в 2001 году. И на его могиле я бы выбил вместо эпитафии следующие слова самого Хойла: «Чтобы в процессе исследования достигнуть чего-то действительно стоящего, необходимо пойти против мнения коллег».

Хойл часто шел против мнения большинства. И вместе с тем он сам являет собой прекрасный пример того, что новые идеи типа Биг Бэнга порой так и не принимаются старыми конями науки, которые борозды, конечно, не испортят, но и на новую борозду, пропаханную не ими, будут коситься с подозрением…

Ладно, возвращаемся к тому, с чего начали эту главу – к ингредиентам, из которых свалялась наша планета…

Итак, нобелевский недолауреат Хойл бросил догадку о том, что именно магнитное поле небулы сыграло важную роль в формировании планетной системы. Мысль им была брошена на уровне чистой идеи, без детального продумывания механизма включения-выключения поля. Этот механизм был позже проработан другими людьми. Проработан и дополнен очень важными деталями. Кем конкретно? Сделал это советский ученый Владимир Ларин, который гениально свел воедино все, что было известно до него, и расположил это все в логическом порядке. Пустяк, по-вашему?.. Действительно, нарисовав описанную выше картину рождения Солнечной системы, Ларин ничего нового сам не открыл. Но ведь и Менделеев тоже не открыл ни одного элемента! А просто расположил все известные и открытые не им химические элементы в определенном логическом порядке. Но после этого химия стала наукой. А до того была свалкой фактов…

Давайте снова вернемся на 4,5 миллиарда лет назад, к моменту, когда в тех зонах, где скоро появятся планеты, летали пока еще здоровенные рыхлые образования, сделанные из мягких хлопьев слипшегося вещества. А из чего были сделаны хлопья? Дело в том, что в каждой зоне, где формировались планеты, состав химических элементов был разным. Иными словами, ингредиенты всех планет-пирогов нашей Солнечной системы различались. Почему так получилось, ведь первоначальный состав туманности был хаотичным, то есть вполне однородным? Потому что вещество в туманности было частично ионизировано, и после сброса протопланетного бублика ему пришлось лететь прочь от протосолнца, продираясь сквозь магнитные силовые линии. А ионизированные частицы, то есть частицы, имеющие электрический заряд, не могут так же свободно, как нейтральные частицы, пересекать решетку магнитных силовых линий. Магнитное поле их тормозит, останавливает.

При этом атомы разных элементов имеют разную склонность к ионизации. Скажем, цезий ионизировать легко – электрон с его внешней оболочки улетает просто от света зажженной спички. А вот атом гелия ионизировать очень сложно, его для этого нужно изрядно побомбардировать высокоэнергичными фотонами. И потому одни атомы – с высокой склонностью к ионизации – задерживаются около протосолнца магнитным полем, а другие, у которых склонность к ионизации низкая, улетают свободно. Именно поэтому на периферии Солнечной системы крутятся гигантские газовые пузыри (Юпитер, Сатурн и пр.), а вблизи от Солнца – маленькие «металлические» планеты.

Рис. 1. Магнитная сепарация вещества по степени его ионизации. Ионы (черные точки) задерживаются силовыми линиями магнитного поля небулы. Нейтральные частицы (кружочки) свободно пролетают через магнитные «прутья»Склонность химических элементов к ионизации называют потенциалом ионизации. И если взять табличку с потенциалами ионизации всех элементов таблицы Менделеева, то можно прикинуть, как именно прошла магнитная сепарация вещества, сколько, каких именно элементов и на каком расстоянии от Солнца зависло в разных зонах. Иными словами, из чего потом собрались Земля, Марс, Венера…

Но для начала посмотрим, справедлива ли сама эта идея: действительно ли магнитное поле туманности сыграло решающую роль в сепарации химических элементов. Догадку эту легко проверить, поскольку кое-что о составе разных тел Солнечной системы мы знаем. Что же нам известно?

1. Нам очень хорошо известен состав Солнца.

2. Мы знаем, из чего сделана земная оболочка, до глубины примерно 150 км. Пробурилось человечество в глубь планеты пока только на 12 километров, но некоторые обломки пород с гораздо больших глубин у нас есть – их выдавило на поверхность разными геологическими процессами. Мы также знаем, из чего состоит поверхность Луны, поскольку оттуда космическими аппаратами и астронавтами доставлены пробы грунта.

3. Наконец, благодаря метеоритам нам известно, из чего сделан пояс астероидов, который находится за орбитой Марса.

Итак, у нас есть три точки. Три зоны.

Что ж, для начала неплохо. Откладываем на вертикальной оси относительную распространенность разных химических элементов, а на горизонтальной – их потенциалы ионизации. Все очень просто: для того, чтобы убедиться, что количество того или иного химического элемента зависит от его потенциала ионизации, нам нужно получить на графике линию, не параллельную горизонтальной оси.

Посмотрите на графики (рис. 2-4) и убедитесь: распределение элементов в Солнечной системе действительно зависит от потенциала их ионизации. Лишь на одном графике линия параллельна горизонтальной оси – на графике «Земля – Луна». Так и должно быть: обе эти планеты сформировались в одной зоне (на одном расстоянии от Солнца), поэтому их состав совершенно одинаков. Система работает!..

И вот в этот захватывающий момент повествования я вынужден нажать на тормоз и сделать небольшую остановку. Наверняка эти графики, которые обычным читателем воспримутся совершенно спокойно или, вернее всего, будут им равнодушно пролистаны, некоторых геологов, астро – или геофизиков, если таковые попадутся, приведут в состояние легкого шока. И мне понятно, почему.

Графики эти малоизвестны. Потому что ими, строго говоря, некому интересоваться: геологи не интересуются космосом, а данные здесь чисто космохимические. Астрофизики не очень интересуются внутренностями планет, да к тому же опубликованы эти графики были в рамках той науки, которой астрономы не интересуются – в геологической литературе.

И опубликованы не Хойлом. Хотя совершенно непонятно, почему умница Хойл, высказав свое предположение о влиянии магнитного поля небулы на эволюцию планетной системы, не сделал еще один маленький и совершенно очевидный шаг – не сопоставил распространенность разных элементов в Солнечной системе в зависимости от расстояния до светила. Возможно, он был занят более важным делом – писал разоблачительную статью в «Таймс», сочинял очередной научно-фантастический рассказ или просто ковырял в носу. Гениям все простительно… Вместо него эту нудную работу по скрупулезному сбору материалов и вычерчиванию графиков сделал упомянутый уже Владимир Ларин. Результат его настолько поразил, что Ларин решил поделиться своим открытием с… С кем? С коллегами? Но коллеги его были геологами, их мало интересовал космос. Тогда с астрофизиками!

Ларин позвонил Иосифу Шкловскому…

Широкой публике астрофизик Шкловский памятен тем, что он долгие годы был упорным сторонником множественности цивилизаций в космосе и постоянно порывался искать братьев по разуму. А к концу жизни разочаровался и кардинально переменил свою точку зрения по этому вопросу – стал столь же упорно и горячо отрицать существование иных цивилизаций и считать земную цивилизацию единственной, существующей во Вселенной… Это вообще характерно для творческих и художественно одаренных людей – такие вот эмоционально окрашенные метания. Тем более если вспомнить, что в молодости Шкловский мечтал быть художником-портретистом. А стал блистательным астрономом. Что не мешало ему писать юмористические миниатюры и новеллы.

Природная веселость нет-нет, да и проявляла себя в Шкловском самым неожиданным образом. Причем порой сама судьба помогала астрофизику в его хулиганствах. Однажды после знаменитого XX съезда нашей горячо любимой партии Шкловского в составе научной делегации судьба занесла в Грузию. И надо ж такому случиться, перед самым вылетом из Москвы он купил и съел на улице пирожок! Пирожок, как это часто бывало в СССР, оказался с тухлецой. И уже в автобусе, пересекающем солнечную Грузию, московский пирожок дал о себе знать.

Сигнал из желудка астрофизик принял и правильно расшифровал. Но поделать ничего не мог: вокруг сидел целый салон его более молодых коллег, а местность, по которой передвигался автобус, не изобиловала ни кустами, ни деревьями, так что просить водителя остановиться означало опозорить себя перед юной научной порослью. И астрофизик, закусив губу, терпел адские спазмы, стараясь удержать внутри то, что отчаянно рвалось на волю. Тянулись мучительные минуты, десятки минут, а автобус потряхивало, и когда-нибудь организм просто не выдержал бы! Это Шкловский отчетливо понимал.

И тут ему в голову от отчаянья пришла гениальная, как тогда показалось, идея: автобус проезжал мимо городка Гори, где находится дом-музей Сталина. «А не заехать ли нам поклониться Вождю?» – осторожно бросил идею в массы Шкловский, рассчитывающий, что уж при музее-то туалет должен быть непременно! Не сразу, но массы его поддержали, и через какое-то время автобус уже подруливал к музею.

Музей был закрыт.

Свет померк в глазах Иосифа Самуиловича. Но тут судьба смилостивилась над ним. Мгновенно, откуда ни возьмись, налетели тучи, и начал сеяться дождь. Несостоявшиеся экскурсанты бросились обратно в автобус, и Шкловский остался во внутреннем дворике музея один. Он мгновенно подскочил к запертой двери мемориального домика, где родился Отец Всех Народов, рывком сбросил штаны и…

Трудно сказать, какое зрелище открылось на следующий день перед работниками музейного комплекса, учитывая, что естественный позыв ученому нечеловеческим усилием воли удалось подавлять и накапливать в течение очень длительного времени.

Но зато потом, по его собственному признанию, астрофизик почувствовал такое облегчение, такую солнечную эйфорию… Причем эйфория эта была не только физического свойства, но и морального, ведь он выразил свое отношение к Лучшему Другу Физкультурников самым адекватным и максимально доходчивым образом.

Но не всегда хулиганства Шкловского были столь безобидны. Порой он отпускал весьма жестокие шутки! Судите сами… Будучи молодым аспирантом, Шкловский в телячьем вагоне, столь характерном для сталинской эпохи, ехал со студентами в эвакуацию. Что такое студенты? Галдящий, хохочущий, орущий, поющий и обильно матерящийся народ. Шкловский, кстати сказать, сам был страшный матерщинник, так что общий ритм на правах старшего задавал он… Однако был во всем этом галдящем вагоне один ботан, который со всеми не матерился и вообще выбивался из ряда хулиганствующих раздолбаев интеллигентскими манерами и хилым видом.

И вот однажды этот ботан встает с нар, подходит к Шкловскому и, обращаясь к нему на «вы» (!), говорит:

– А нет ли у вас почитать чего-нибудь по физике?

От обращения на «вы» и от этой дурацкой просьбы Шкловский поморщился. И тут у него созрел адский план. Дело в том, что перед поездкой он зачем-то швырнул в свой сидор монографию Гайтлера «Квантовая теория излучения». Книжка так и лежала мертвым грузом, поскольку, начав ее читать, Шкловский ничего не понял. Вообще! Дальше предисловия и первого параграфа ему продвинуться так и не удалось, несмотря на то, что он был уже аспирантом. А тут к нему подошел зеленый третьекурсник. Сейчас будет потеха!

Шкловский достал книжку и небрежно протянул ботану:

– На, старичок. Книжка простенькая, но познавательная.

Несколько дней долговязого студента было не видно и не слышно. Он тихо-тихо лежал на своих нарах и при свете керосинки смотрел в книгу. Шкловский и забыл об этой суровой шутке, но когда поезд уже подъезжал к конечной станции их путешествия, ботан подошел к разбитному аспиранту и вернул монографию:

– Спасибо. Это очень трудная, но весьма глубокая и интересная книга.

Шкловский потрясенно молчал. Его шутка, способная убить в студенте всякую уверенность в своей физической состоятельности, едва не убила ее в аспиранте.

Как вы думаете, кто был этим дохлым студентом-третьекурсником? Его фамилия сейчас известна всему миру. Многие называют его отцом русской водородной бомбы. Впрочем, Андрей Сахаров – не единственный претендент на это громкое звание. Отцом водородной бомбы называют также нобелевского лауреата Виталия Гинзбурга, хотя возглавлял водородный проект Игорь Тамм, а эти двое были всего лишь его сотрудниками…

Кстати, тому обстоятельству, что именно Тамм возглавил столь ответственный проект, Виталий Гинзбург не перестает удивляться по сей день:

– Как в этот проект попал сам Тамм, я не очень понимаю. Ведь Тамм – бывший меньшевик. Как он не сел? Он мне сам говорил, что у него всегда приготовлен сидор с вещами на случай посадки. Тамм, например, гордился, что был участником Первого съезда Советов. И на каком-то голосовании мандатами проголосовал против своей фракции. Ленин зааплодировал и крикнул ему: «Браво, Тамм!..» Уже одного этого достаточно для вышки. Младший брат Тамма – инженер – был расстрелян ни за что ни про что. То есть Тамм был еще родственником врага народа. Кроме того, его критиковали за идеализм. То есть было, за что его сажать, было… Да и меня тоже. Это ведь меня бомба спасла, иначе от косточек моих давно бы следов не осталось. Ведь грехов у меня было много! Во-первых, женился на ссыльной, по сути, на враге народа… Во-вторых, постоянно доносы на меня и на Тамма поступали в органы. Меня обвиняли в низкопоклонстве, а еще в идеализме. В низкопоклонстве – за то, что часто ссылался в своих трудах на работы зарубежных ученых. А в идеализме уже и не помню, за что. Ну и, в-третьих, язык у меня слишком длинный. Что думаю, то и говорю…

Это правда. Крепкое словцо, точно характеризующее кого-либо, из Гинзбурга порой вылетает. В этом он от Шкловского недалеко ушел. Шкловский был также необычайно острым и быстрым на язык. В 1973 году он на долгий срок стал невыездным за то, что вместе с Сахаровым подписал письмо в защиту астронома-диссидента Любарского. И это было сделано в то время, когда сорок членов Академии наук в едином порыве подписали публичную декларацию, осуждающую Сахарова. Коммунистическая партия немедленно наказала Шкловского – астрофизика не пустили на конференцию в Гренобль, несмотря на то, что международное научное сообщество пригласило его туда сделать один из самых престижных докладов.

И когда иностранные коллеги спрашивали, где же мистер Шкловский, выездные советские ученые (видимо, из тех сорока, что подписали правильную бумагу) отвечали, что «Шкловский очень занят» или что «у него очень плохое здоровье». После серии таких ответов один американский астроном, встретившись с Иосифом Шкловским, спросил: «Я слышал, у вас плохо со здоровьем?» На что Шкловский незамедлительно выдал: «Да, у меня диабет. Слишком много Сахарова!»

Никаких иллюзий по поводу советской власти Шкловский никогда не питал, и в оценках этой власти и ее прихвостней не стеснялся. Эйзенштейна, например, откровенно называл сталинским холуем. Просто удивительно, что кровавая коса террора просвистела над его головой, не задев. Хотя волосы Шкловскому той косой все же посекло, поскольку с каждый взмахом она опускалась все ближе и ближе…

В 1936 году почти вся научная астрономическая школа в Ленинграде (около 30 человек) была арестована и расстреляна. Шкловского тогда спасла только юность. Хотя и юность спасала не всех… Вот как позже описывал Шкловский эту эпоху в своих мемуарах: «…стукачей у нас было мало. Но они, конечно, были, и скоро мы это почувствовали в полной мере. Один за другим стали исчезать кое-кто из наших товарищей… Исчезновение Коли Рачковского произвело на меня тягостное впечатление – я кожей почувствовал, что “чей-нибудь уж близок час”».

Шкловский даже не подозревал, насколько близок! Вскоре и на него лег в партком донос, в котором молодого астронома обвиняли в троцкизме. По тем временам такой донос, как позже вспоминал Шкловский, «был равнозначен убийству из-за угла, причем безнаказанному».

К счастью для отечественной науки, Шкловский уцелел. Ландау однажды посетовал, что он опоздал родиться:

«Мне бы следовало это сделать на 6-7 лет раньше». Он имел в виду, что к тому времени, как он попал в Копенгаген к Нильсу Бору, все основные открытия в квантовой механике уже были сделаны. Шкловскому в этом смысле повезло – он родился и выучился аккурат к расцвету астрофизики. И успел сделать в этой науке массу открытий и блистательных сбывшихся предсказаний…

Шкловский создал в нашей стране целую астрономическую школу. Именно ему принадлежит всем известный термин «реликтовое излучение». Он предложил эффектный метод «искусственной кометы», позволивший проводить оптические наблюдения за лунными ракетами. Шкловский раскрыл тайну радиоизлучения Крабовидной туманности, и свою статью об этом считал лучшей работой жизни. Причем если Менделеев увидел свою таблицу во сне, то Шкловскому его догадка об электронах сверхвысоких энергий в магнитных полях Крабовидной туманности тоже явилась в некоем полусонно-сомнамбулическом состоянии, в которое он внезапно впал в трамвае №17, идущем от Пушкинской площади до Останкино. За те 45 минут, что полз трамвай, стиснутый толпой Шкловский успел провести весь теоретический расчет, а приехав домой, в свой останкинский барак, сел и на едином дыхании, без помарок написал в «Доклады Академии наук» свою знаменитую статью. Эта статья вызвала в мире целый взрыв научного интереса и шквал новых исследований…

Неискушенной публике, которой электроны до фонаря, масштаб этого человека лучше всего продемонстрирует отношение к нему мировой научной элиты. В соответствии с негласным табелем о рангах, сложившимся в США, Шкловский по своему научному весу равнялся Эдварду Теллеру – отцу американской водородной бомбы и был вхож в круг нобелевских лауреатов. Подвозивший Шкловского на частную вечеринку к Теллеру американский ученый, который открыл одну из разновидностей квазаров, в эту элитную тусовку не входил, о чем честно сказал Шкловскому:

– Что вы! Теллер – это такая величина! Я не могу к нему просто так прийти…

Вот этому-то титану с международным именем, «живому богу астрофизики», другу обоих отцов советской водородной бомбы, члену Национальной академии наук США и позвонил наш скромный Ларин.

Шкловский от встречи отказался.

Это было вполне естественным поступком: в Академию наук часто звонят разные сумасшедшие, чтобы познакомить научную общественность со своими теориями об устройстве мироздания. Как правило, они вполне безобидны и единственный вред от них – потеря времени. Но порой эти граждане бывают очень опасны. Один из таких психов, за что-то обидевшись на большую науку, решил покарать ее в лице Сергея Капицы, набросившись на того с топором. Капицу спасла только хорошая реакция – он перехватил топор и шарахнул обухом нападающему в лоб. И этот случай был не единственным. Другой сумасшедший изобретатель вечного двигателя чуть не запорол отверткой директора философского института.

Шкловского тоже одолевали психи: «Помню, например, как меня, так же как и всех московских астрономов, одолевал один особо одержимый псих, который изобрел уникальную оптическую систему под названием «телескоп-микроскоп» («посмотришь с одного конца – телескоп, с другого – микроскоп»)… Запуск первого советского искусственного спутника Земли и последовавшие после этого бурные события подействовали на них примерно так же, как валерьянка на кошек… Атаки на мою персону стали особенно ожесточенными после запущенной по моему предложению искусственной кометы – облака паров натрия, выпущенного с борта спутника. Опыт действительно производил впечатление, особенно когда такая комета образовывалась в верхних слоях атмосферы. Хорошо помню, например, отклик на этот эксперимент одного психа-баптиста, содержащий такие строчки: «Куды пущаете ракету! Забыли церкву и собор!» А когда в 1962 году вышла моя книга «Вселенная, Жизнь, Разум», для меня настали совсем тяжелые времена…»

Один из таких психов даже прислал Шкловскому свою новую теорию Вселенной, написанную четырехстопным ямбом. Вот только формулы ему уложить в «онегинскую» рифму не удалось, поэтому они торчали из строк в разные стороны…

Так что реакцию Шкловского на предложение Ларина встретиться вполне можно понять. Но Ларин был неумолим, он названивал с завидной периодичностью, а светило мировой науки раз за разом под надуманными предлогами отказывалось согреть своими лучами никому не известного геолога. Причем Шкловский беседовал с Лариным вполне грамотно – так, как и нужно разговаривать с ненормальными – мягко и заботливо. Он то ссылался на плохую погоду, говоря, что не простит себе, если, идя к нему, Ларин простудится и, не дай бог, помрет, то выдумывал еще какую-то столь же вескую причину для отказа.

Тут еще вот какая штука… Ларин медленно говорит, и в телефонной беседе это вполне может насторожить незнакомого собеседника: а не с сумасшедшим ли я имею дело? Да и весь внешний вид, а также манеры доктора геолого-минералогических наук Владимира Ларина эту настороженность только подкрепляют. Во-первых, Ларин слишком похож на ученого из какого-нибудь XIX века – копна волос, усы, интеллигентская бородка, тонкие очки, смахивающие на пенсне. Явный псих! К тому же он, когда шутит, делает это с совершенно каменным выражением лица, повергая собеседника в состояние растерянности.

Тем не менее настойчивость Ларина и врожденная интеллигентность Шкловского, которая не позволяла ему просто бросать трубку, привели в конце концов к результату – они встретились. Это историческое событие случилось по месту работы Шкловского, и астрофизик сразу увел Ларина подальше от своих сотрудников – в коридор. Ларин думает, что Шкловский сделал это из опасения: «Там ведь были беззащитные женщины!» А мне кажется, Шкловский просто постеснялся при коллегах унижать себя беседой с сумасшедшим.

Они сели на диван, стоявший в коридоре. Иосиф Шкловский внимательно осмотрел внешность собеседника – торчащие волосы, глубокие глаза, наверняка отметил некую флегматичность манер, после чего со всей возможной еврейской мягкостью спросил:

– Скажите, вы шизофреник?

И вот здесь Ларин не растерялся:

– Нет, – ответил он со своим обычным каменным выражением лица. – Хуже. Я невротик.

В глазах Шкловского мелькнул испуг, но он быстро взял себя в руки и успокаивающе спросил:

– А в чем разница?

– Шизофреник уверен, что дважды два – пять, и его это совершенно не беспокоит. А невротик твердо знает, что дважды два – четыре, и его это страшно нервирует.

Шкловский расхохотался, расслабился и протянул руку:

– Давайте, что у вас там?

Ларин извлек талмуд текста, и Шкловский отдернул руку:

– Нет-нет-нет! Читать ничего не буду! Расскажите в двух словах.

Двух слов не понадобилось. Ларин просто протянул астрофизику те самые три графика, которые вы видели выше. И тут же сам смог убедиться в мгновенной реакции и необычайно остром уме Шкловского. Едва взглянув на график, тот пораженно воскликнул:

– А разве Хойл этого не сделал?!..

И тут же сник:

– Да, Хойл этого не сделал…

Некоторое время Шкловский сидел молча, совершенно потрясенный простотой того, что должен был сделать и не сделал английский ученый, находившийся буквально в полушаге от подтверждения своей гениальной догадки.

– Почему же он этого не сделал?..

После этой краткой диванной беседы астрофизик Шкловский пригласил геолога Ларина выступить у них на семинаре – рассказать астрофизикам про ту часть астрофизики, которая так долго ускользала от их внимания, будучи столь очевидной…

«Да что, черт возьми, такого необычного в этих графиках?» – наверняка останется в недоумении читатель, фамилия которого не Шкловский, не Хойл и не Ларин. А то, что подтверждение хойловской догадки Лариным позволило последнему определить состав исходного вещества планеты. И это привело к таким выводам, с которыми многим ныне живущим ученым согласиться невероятно сложно. Уж слишком нетривиальные вещи вытекают из тривиальных графиков! Слишком непривычные…

А к чему же привыкла старая научная школа?

Если спросить любого ученого, как устроена Земля, он отошлет к детской энциклопедии или научно-познавательному фильму BBC. Эти материалы в доступной форме ознакомят интересующихся с устройством нашей планеты, расскажут, что у нее есть внутреннее железное ядро, есть силикатная мантия и тонкая оксидная кора. Такова устоявшаяся точка зрения.

Но верна ли она? А если верна, то насколько?

Если настойчиво начать спрашивать у геологов, откуда они знают про железное ядро Земли, они отмахнутся и отправят вас к геофизикам. И будут правы: геология – наука поверхностная. В том смысле, что ковыряет она самую-самую поверхность планеты, причем делает это в сугубо практических целях – для поиска полезных ископаемых. Максимальная глубина пород, с которым имели дело геологи, – 150 км. Оттуда иногда выдавливает куски через кимберлитовые трубки. А о том, что находится ниже, геологи могут только строить предположения. То ли дело геофизики или космогонисты! Вот те занимаются делами масштабными!..

Однако, если вы придете к «масштабным» геофизикам или космогонистам, они отошлют вас обратно к геологам. Потому что наличие твердого ядра внутри планеты методами геофизики доказать-то можно, но из чего оно сделано… Спросите у геологов, им виднее, они говорят, что ядро из железа. Значит, так оно и есть.

Любопытно, что всяких разных теорий происхождения Земли (есть теория изначально горячей Земли, есть теория изначально холодной Земли и пр.) у космогонистов много, но все они самым удивительным образом рисуют одну картину: силикатная оболочка – железное ядро. Потому что подгоняют задачу под уже известный ответ. Но откуда взялся сам ответ-то?

К середине прошлого века, когда начали бурно развиваться космогонические теории о зарождении Солнечной системы, в геологии уже была теория о силикатной оболочке планеты и ее железном ядре. И эту теорию планетологи просто включили частью в свою теорию. С тех пор и в космологии, и в геологии одна общая теория на всех. Но никто за нее отвечать не хочет. «Космисты» считают, что в конкретном устройстве планеты компетентнее геологи, потому что они каждый день ее ковыряют и все знают про базальты, породы, вулканы; геологи бурят планету на километры… А геологи, в свою очередь, полагают, что инструментарий для исследования глубоких недр есть только у геофизиков. Ведь именно они открыли наличие твердого ядра внутри планеты!

Действительно, открыли. Правда, еще раньше это сделали математики и астрономы. Уже в середине XIX века, исходя из некоторых особенностей вращения планеты, они поняли, что плотность Земли неравномерна: в центре она гораздо выше, чем у поверхности. Через полвека появилась новая наука – сейсмология. Она изучала землетрясения, которые оказались весьма полезными для изучения внутренней структуры планеты. Дело в том, что землетрясение посылает по планете сейсмические волны. И поскольку разные среды проводят волны по-разному, по характеру их прохождения можно судить о том, что внутри нашего шарика.

В первые десятилетия прошлого века вся планета покрылась сетью сейсмостанций. Как по сейсмической тени от землетрясений было найдено ядро планеты, вполне ясно из приведенного ниже рисунка.

Была даже определена плотность этого ядра. Но вот из чего оно сделано? Предположили, что из железа. Идея эта родилась не на пустом месте. Железо – устойчивый, тяжелый и очень распространенный в природе материал. Отличный кандидат на заполнение центра планеты!

Данные сейсмологии тоже вроде бы говорили в пользу железа: скорость распространения сейсмической волны через земное ядро была близка к скорости звука в железе. Раз похоже на железо, значит, железо и есть, чего тут долго думать!.. Правда, хулиганистый Хойл, предостерегая коллег от подобных поспешных выводов, однажды тиснул в очень солидном научном журнале публикацию о том, что Луна сделана… из швейцарского сыра. Дело в том, что скорость распространения звука в сыре и в лунном реголите (лунном грунте) совершенно одинаковы. В конце своей сенсационной статьи Хойл даже написал короткий стишок про сыр и Луну, напоминающий детскую считалку. Шутка гения. Эйнштейн когда-то тоже язык фотографу показал. Так до сих пор везде с высунутым языком и висит…

Модель Земли, которая в XX веке утвердилась в головах ученых, выглядит следующим образом: после того, как планета собралась, наконец, из космического хлама в кучку, она разогрелась до высоких температур, железо в ней выплавилось и стекло вниз, к центру планеты, а шлаки всплыли вверх, как это бывает в домне. Так получилось железное ядро и силикатная мантия.

Анализ метеоритного вещества будто бы подтвердил эту гипотезу: метеориты бывают железные, а бывают каменные (силикатные). И вроде бы все сходится: вот оно, межпланетное вещество, из которого формировались планеты!

На вопрос о том, как получилось, что внешние планеты – газовые пузыри, а внутренние – твердые и железные, отвечали следующим образом. Солнечный ветер легко выдувал легкие элементы таблицы Менделеева к краю системы, и из них сформировались газовые гиганты. А тяжелые элементы более инерционны, поэтому они остались вблизи от Солнца, и из них сформировались планеты земного типа – маленькие и тяжеленькие.

Что ж, вчерне эта теория неплохо описывала действительность. Но постепенно начали накапливаться факты, ей противоречащие. И, как обычно бывает, поначалу эти факты почти не замечались. Когда всплывает некий факт, противоречащий существующей теории, на теорию тут же ставят заплатку – вносят небольшое уточнение, которое с натяжкой могло бы этот факт объяснить. Так ставили когда-то заплатки на птолемеевскую модель, так Хойл ставил заплатки на модель стационарной Вселенной… Видимо, противоречащие факты должны накопиться в некую критическую массу, прежде чем рвануть…

И они накапливались.

Лет через двадцать после Второй мировой войны физики, которые занимались взрывным обжатием металлов, обнаружили, что при высоких давлениях (таких, как в центре Земли) плотность железа ощутимо больше плотности земного ядра. Тут же предложили заплатку: допустим, там не чистое железо, а с примесями углерода, калия, еще чего-нибудь. Они и уменьшают плотность. Если примесей примерно 25%, то плотность как раз должна совпасть. Ну, ладно, вроде подогнали под ответ.

Но заплатки тем и плохи, что вызывают новые вопросы, в ответ на которые тоже нужно ставить заплатки… Допустим, в ядре Земли железо с примесью. Но почему тогда в метеоритах нет таких примесей? Ведь железные метеориты как раз и были одним из аргументов в принятии гипотезы железного ядра! Но заплатку на заплатку ставить уже как-то совсем несолидно, поэтому ответа на этот вопрос никто так и не дал.

Кстати, о метеоритах! Как вовремя они тут подлетели… Анализ метеоритного вещества показывает, что там полно золота, ртути и платиноидов. Ну, что значит полно? Это значит, что распространенность драгоценных металлов между Марсом и Юпитером, откуда к нам прилетают метеориты, в 100 раз превышает их содержание на Земле, а ртути там вообще в 1000 раз больше, чем здесь. Как такое может быть, если солнечный ветер гнал к окраинам Солнечной системы легкие элементы? А такие тяжелые, как драгметаллы и ртуть, должны были остаться вблизи светила. То есть, это на Земле их должно быть в 100-1000 раз больше, а не за Марсом!

Или взять германий. Германий втрое тяжелее кремния. Значит, отношение германий/кремний в поясе, где сформировалась Земля, должно быть больше, чем в поясе астероидов. Так ведь ничего подобного – все наоборот!.. Чертовщина какая-то.

Но если вспомнить догадку Хойла, которую доказал Ларин, то все сразу становится на свои места. У золота и платины высокий потенциал ионизации. От них трудно оторвать электрон, поэтому они дольше сохраняют электронейтральность. Соответственно, эти элементы может гораздо дальше протащить через прутья магнитных силовых линий. Их и протащило! Поэтому золота и платины в поясе астероидов (в метеоритах) больше, чем на Земле.

Ну сами посудите, что общего у тяжелой, металлической и очень легкоплавкой ртути с углеродом – неметаллическим, легким и тугоплавким? Это ж просто химические антагонисты какие-то!.. Ан нет! Есть у них одно общее! И это общее – потенциал ионизации первого электрона. Именно поэтому такие непохожие друг на друга ртуть и углерод оказались вместе, рядышком – между Марсом и Юпитером. Аналогичная ситуация с серой, осмием, бериллием, иридием… Их в метеоритах полно.

А чего в метеоритах мало? В метеоритах мало цезия, урана, рубидия, калия… Они легко ионизируются, легко тормозятся магнитным полем. Поэтому на Земле их больше, чем на Марсе. А на Меркурии их должно быть вообще немерено!

Все, вроде, складывается… И, значит, теперь мы можем определить, из чего же на самом деле сделана Земля. Все данные для этого у нас есть. Потенциалы ионизации химических элементов известны. Состав первобытной туманности также знаем – он соответствует составу Солнца. Состав Солнца нам известен прекрасно, за четыре миллиарда лет горения он почти не изменился, разве что часть водорода выгорела и превратилась в гелий. Ну, еще малость лития и бериллия поизрасходовалось – на копейки буквально. А все остальное осталось в первозданной сохранности!

Решение задачки – внизу, в таблице. 

Здорово, правда? И совсем не похоже на то, что рисует устоявшаяся теория. Железа тут совсем мизер. На ядро явно не хватает. Для железного ядра – такого, какое якобы есть в центре Земли, железа должно было быть как минимум 40 весовых процентов. А его вчетверо меньше… Да и с силикатной оболочкой не очень хорошо получается. Чтобы у Земли была мантия из силикатов, ей нужно как минимум 30 весовых процентов кислорода. А его в тридцать раз меньше! Но зато у нас теперь полно кремния, магния,водорода.

Кстати, о водороде…

В рамках старой «теории железного ядра и силикатной оболочки» водорода на Земле почти нет. А тот мизер, что есть, давным-давно связан кислородом и плещется в виде воды в наших кранах и океанах. Но в новой картине мира…

В новой картине мира водород переворачивает все. Буквально все! Он самым кардинальным образом меняет картину прошлого, настоящего, а главное, будущего нашей планеты.

Черт возьми, я взволнован…

Глава 3


А у вас тут уплотнение!..

Слушайте, при таком обилии водорода внутри планеты все остальные элементы там должны быть в виде гидридов, то есть соединений с водородом. Простому человеку это ни о чем не говорит. Металловеду говорит многое, очень многое. Потому что, с одной стороны, свойства металлов, насыщенных водородом, удивительны настолько, что сторонний человек может в них просто не поверить. С другой, несмотря на это, металлогидриды еще не полностью изучены, и все время подкидывают исследователям что-нибудь новенькое.

Большую часть (87%) массы нашей планеты, как теперь выяснилось, составляют металлы – магний, железо, кальций, алюминий, натрий и кремний, который является полупроводником при обычных условиях, но при огромных давлениях в недрах Земли становится металлом, по свойствам близким к титану. Водорода же по весу всего 4,5%. Но по количеству атомов его больше всех в нашей планете: 59% атомов планеты – это атомы водорода (см. таблицу). Почему так получается? Потому что он очень легкий.

Водород – самое простое вещество во Вселенной. Он имеет в таблице Менделеева номер 1. То есть состоит из одного протона и одного электрона. Если водород ионизирован, то есть с его орбиты сорвало электрон, остается только ядро атома – протон. По сути, одна-единственная элементарная частица. Крохотная, беззащитная, одинокая… «Но дел успел наделать он немало», как поется в известной блатной песне.

Пара слов о растворимости водорода в металлах. Представьте себе металлический кубик со стороной в один сантиметр. Его объем, стало быть, 1 кубический сантиметр.

Как вы думаете, сколько таких же объемов водорода можно растворить в этом кубике? Половину кубика? Один кубик? Два? Может быть, семь?

Нет. Сотни, а при некоторых условиях тысячи объемов водорода можно растворить в одном объеме металла! Ну, с газообразным водородом это еще не так пробирает, а вот с жидким водородом картина становится совсем шокирующей. Жидкость, как известно, несжимаема. Но!.. В один кубический сантиметр магния можно влить полтора кубических сантиметра жидкого водорода. Это так же удивительно, как если бы в стакане чая можно было растворить полтора стакана сахара. И тем не менее сие – лабораторно установленный факт, который даже планируется использовать в технике – для производства топливных баков водородных автомобилей…

А что произойдет с нашим кубиком металла после того, как он проглотит несколько тысяч кубиков газа? Его бока раздуются, как у худой бочки, и он станет рыхлым? Нет, напротив – кубик ужмется и станет более плотным!

Стакан чая, в котором мы растворили полтора стакана сахара, ужался по половины стакана!..

Да как такое может быть?..

И что вообще означают слова «растворить газ в металле»?..

Лично для меня это не вопрос. Потому что я окончил Московский институт стали и сплавов и знаю, что в металлургии при производстве стали ее продувают водородом, чтобы лишить вредных примесей (кислорода). Как происходит продувка? По-разному. Иногда водород продувают через жидкую сталь во время ее варки. Это всем понятно… Когда кому-то говоришь, что металлурги продувают сталь водородом, люди обычно именно так и представляют себе этот процесс: жидкая сталь, продуваемая снизу пузырьками газа. Потому что есть бытовой аналог – газировка с пузырьками…

Но иногда продувку ведут и другим способом: водород продувают через раскаленные слитки, то есть через твердое тело. И водород сквозит через твердую сталь так же легко, как вода через решето. Да, собственно, именно это и происходит – крохотный водород запросто пролетает сквозь сито кристаллической решетки металла.

При растворении водорода в металле водородный атом лишается электрона и остается один голый протон, который легко просеивается внутри слитка. А электрон уходит в зону проводимости металла, то есть присоединяется к общим, коллективным электронам металла, которые свободно в нем бегают. Именно эта «коллективная собственность» на электроны и делает металлы электропроводниками. При приложении к металлическому кабелю электрического поля коллективные электроны, не принадлежащие персонально никакому атому, но принадлежащие всем атомам на правах «равной долевой собственности», начинают по проводнику свой коллективный бег, который мы называем электрическим током.

Но водород может не только физически растворяться в металле, но и вступать с ним в химическую реакцию с образованием так называемых гидридов. В гидридах водород присутствует уже не в виде голого протона, а в виде аниона, то есть протона, вокруг которого крутятся два электрона. Запомним этот важный факт: он нам понадобится через пару-тройку абзацев.

А пока выясним, как на гидриды влияют температура и давление, ведь в центре планеты очень горячо и давление там – дай боже! Оказывается, это влияние разнонаправленное. Чем больше давление, тем больше растворимость водорода в металле. Чем сильнее давишь – тем больше водорода можно натолкать в металл. И с какого-то момента водорода в металле становится так много, что уже начинает идти химическая реакция между ним и металлом – образуются уже упомянутые металлогидриды.

Температура действует ровно наоборот. Если гидриды нагревать, они начинают разлагаться, потому как с ростом температуры растворимость водорода в металле падает, и образец начинает активно «газить» водородом… Получается, что ситуация в центре планеты очень неоднозначная: давление действует в одну сторону, температура в другую. И для того, чтобы в этой ситуации разобраться, нужно ответить на несколько вопросов.

Вопрос первый

. Что будет, если начать обжимать металл? Может ли он уплотняться и за счет чего?.. Говорят, что вода несжимаема. Тогда металл, наверное, еще больше «несжимаемый», ведь он твердый? Оказывается, сжать металл (уплотнить его) все-таки можно. Если постараться, конечно.

Сначала уплотнение идет за счет того, что в металле начинают исчезать все дефекты кристаллической решетки – закрываются поры и микротрещинки, атомы утрамбовываются до так называемой плотнейшей упаковки. Если твердые шарики сложить в ящик максимально плотно, получится как раз то, что в кристаллографии и называют плотнейшей упаковкой. Больше резервов для уминания нет: все промежутки между шариками меньше самих шариков. Дальнейшее уплотнение материала может идти только за счет сминания самих шариков. Но можно ли смять атомы?

Можно, как ни странно. Ведь атом внутри практически пуст. Если ядро атома увеличить до размеров спичечной головки, то мы увидим, что размер всего атома увеличится до габаритов Большого театра. То есть орбита самого дальнего электрона как раз охватит здание театра. А все пространство внутри театра будет практически пустым.

Возьмем тот же углерод и раздуем его. Что видим? Видим в центре Большого театра спичечную головку, состоящую из шести протонов и шести нейтронов. А вокруг нее на расстояниях в десятки метров мельтешат шесть крохотных, не различимых глазом точек, масса каждой из которых в 24 000 раз (!) меньше массы нашей спичечной головки. Атом пуст!

И если давление растет, радиус атомов может уменьшаться: его внешние электронные орбиты стягиваются поближе к ядру, уменьшая габариты всей конструкции. При этом чем более рыхлый мы имеем атом, тем больше его податливость. Рыхлый атом – это атом, у которого во внешней электронной оболочке «совсем почти ничего нет», то есть болтается там всего один электрон, который «легко уговорить». А вот если электронов на внешней орбите восемь, их уже «уговорить» потесниться сложнее…

Самые «уговариваемые» атомы – щелочные металлы: у них на внешней орбите по одному электрону, причем радиус орбиты этого электрона вдвое больше радиуса внутренних орбит, на которых крутятся все остальные электроны. Такого наглого одиночку легко подвинуть – ишь, раскинулся!..

Взять, например калий. Его номер в таблице Менделеева 19-й. То есть у калия 19 электронов. Причем 18 из них шебуршатся на внутренних орбитах, поближе к ядру, а один – на внешней. И эта внешняя орбита занимает объем в пять раз больший, чем внутренняя! Ну как его не попросить подвинуться? И просят… При давлении в 100 атмосфер калий, например, уплотняется в 2 раза. А дальше?

Дальше – хуже. Когда внешний электрон притиснут к внутренним, начинается возмущение перенаселением, и процесс резко затормаживается. Увеличили давление вдвое, до 200 атмосфер, а калий уплотнился совсем чуть-чуть – до 2,3 единиц. Даешь 250 атмосфер! Получи, поганый калий!.. Нет. Не «получает». График сжимаемости выходит на плато. Дальше давить бесполезно. Металл перестает уплотняться. Чё делать будем?..

А ничего тут уже не поделаешь. Не хочет. Говорит, некуда уже. И тут самое время задаться вторым вопросом.

Вопрос второй

. А как ведет себя при сжатии металл, в котором содержится водород? Берем гидрид этого самого калия и… Ты смотри, что творится! Мы еще даже сжимать не начали, а замер показывает, что плотность гидрида калия при атмосферном давлении в 1,7 раз выше, чем у чистого калия. Что же дальше-то будет?

100 атмосфер. Плотность 2,5 единицы.

200 атмосфер. Плотность 3 единицы.

250 атмосфер. Плотность 3,5 единицы.

Плотность растет линейно и даже не думает останавливаться!.. Что там вообще происходит? Почему металл с примесью уплотняется лучше, чем без примеси, хотя, по идее, должно было быть наоборот?.. Тут надо вспомнить, что водород в металлогидриде представляет собой протон с двумя электронами. Откуда взялся лишний электрон? А от калия, больше неоткуда. При образовании химической связи между калием и водородом калий теряет один электрон, а водород приобретает, превращаясь в пузатый гидрид-ион. Гидрид-ионы большие и «рыхлые». Их очень легко сжать, потому что, собственно говоря, и сжимать-то там особо нечего – один протон, вокруг которого крутятся два электрона. Сплошная пустота. Водород – это вам не атом металла, который может состоять из полутора сотен протонов и нейтронов и почти сотни электронов! Водород – фитюлька нехитрая…

И когда давление прижимает электронные орбиты к водородному ядру, гидрид-ион становится таким маленьким, что легко умещается в дырочках между крупными «шарами» атомов калия. Точнее, не атомов, а ионов калия – это важное примечание, поскольку теперь наш калий живет без одного электрона (который перешел к водороду), то есть без внешней электронной оболочки. Поэтому ион калия почти вдвое меньше, чем атом калия, ведь именно внешняя оболочка составляет 5/6 объема атома.

Атом сам разделся, «просить» не пришлось. А если еще и «попросить» с помощью хорошего давления, то «раздетому» атому будет легче сжиматься, поскольку электронная теснота уже не так плотна, как в чистом калии.

На рисунке внизу схематически показан процесс уплотнения гидрида калия и сжатие пузатых гидрид-ионов, которые теперь помещаются в промежутках между ионами калия.

И так ведет себя не только калий. Аналогичным аномальным образом сжимаются литий, натрий, рубидий, кальций и другие металлы. Но нас с вами интересуют не эти ничтожества, а магний и кремний – основа нашей планеты.

Если у магния сорвать внешнюю электронную оболочку, то его размер здорово уменьшится. Диаметр атома магния – 3,2 ангстрема. А диаметр положительного иона магния, лишенного двух электронов, всего 1,3 ангстрема. С кремнием та же хрень: диаметр полного атома кремния – 2,7 ангстрема, а «без башни» – 1,1.

Что это означает на практике? Это означает, что при определенных условиях плотность магния и кремния может вырасти в 14 раз и превысить плотность золота. Таков теоретический предел плотности гидридов магния и кремния. Это полностью снимает аргумент противников металлогидридной Земли о том, что у магния и кремния недостаточная плотность, чтобы быть «кандидатами на ядро». Действительно, плотность земного ядра, измеренная методами геофизики, составляет 12,5 г/см

3

, а плотность кремния 2,3 г/см



3

, магния – 1,74 г/см

3

. Маловато. Но если учесть, что плотность гидридов кремния и магния может быть увеличена до 14 раз, то вполне хватит. Причем с большим запасом…



следующая страница >>