Планетные процессы зарождения.

Безусловно, наблюдательные факты вносят существенные коррективы в раннее существовавшие гипотезы. Поэтому Евгений Мохов прав, считая, что "обнаруженные объекты формирующихся звезд и планетных систем в разных районах нашей Галактики, вносят массу загадок того, на сколько сложны и разнообразны процессы образования планет". Все только на первый взгляд так. Однако даже это вовсе не означает, что предложенная им модель безоговорочно состоятельна. Обращаемся к его работе: "Последние наблюдения процессов образования планет в нашей Галактике, заставляют по новому взглянуть на теорию образования Солнечной системы" (http://www.sciteclibrary.ru/rus/catalog/pages/1665.html).

Цитирую:

…“Вначале была тьма. Но тьма была не пуста”…

Во тьме было протооблако эллиптической формы, больше похожей на форму строения нашей Галактики. Такая изначальная форма согласуется со всеми известными законами астрофизики и не вносит ряд противоречий, как, например, форма газового облака в виде диска.

Трудно судить на счет тьмы тогда - свидетелей нет. Но есть свидетельства (См. Рис.1).

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Рис. 1. Формирующаяся звезда в области NGC 3603;

снимок космического телескопа Хаббл, НАСА.

В 1994 году космический телескоп Хаббл обнаружил “капли” газа и пыли в формирующейся звезде в созвездии Ориона. Эти капли вращались по протопланетным дискам вокруг большого центрального сгустка, образующего звезду-солнце. Каждый из них, как полагают, скрывает формирующиеся планеты.

В прошлом году астрономы, используя возможности космического телескопа Хаббл, объявили, что нашли три таких протопланетных образования в предместьях области нашей Галактике, где формируется много обычных звезд. Называемый NGC 3603, регион Галактики находится в 20000 световых лет от нас в Южном созвездии Киля. Только смущаться не надо: весь этот "водоворот" материи - видимое "ничто", тождество кометным хвостам. Было бы крайне интересно получить снимок этой системы через 3-6 месяцев, что позволило бы сравнительно точно соотнести ее параметры с параметрами Солнечной Системы.

"Тьмы" и быть не могло. Действительно, не в пустоте дело-то было, а в нашем родном Млечном Пути, в одном из рукавов, на периферии. То есть ситуация была самая стандартная:

была и есть галактика, 99% вещества которой находится так или иначе в плазменном состоянии. Гравитационное поле галактики порождает элемент упорядоченности в движении вещества - к центру тяготения. Упорядоченное движение плазмы под действием гравитации есть электрический ток (массы протонов и электронов немножко различаются). Электрический ток означает возникновение и магнитного поля, которое на сорок порядков эффективней гравитационного, что неизбежно будет приводить к самоуплотнению плазмы и появлению в ее движении вращающих моментов. Специалисты по плазме прекрасно знают насколько неустойчивыми являются плазменные локальности - шнуры. Поэтому появление в рукавах отдельных сгущений - обязательный, неизбежный результат совместной деятельности как гравитации, так и магнитного поля с начальным первенством именно последнего.

Потому некое "протооблако", хорошо закрученное магнитным полем, просто обязано было возникнуть как вполне обычная, рядовая диффузионная материальная локальность на этапе звездообразования. Поскольку начальным силовым фактором было -магнитное поле, то не должно быть жесткой зависимости характера образующейся звездно-планетарной системы от расстояния до центра галактики. Потому желтые калики, типа нашего Солнца - очень обычная звезда почти для всего Млечного Пути, ну, кроме самого центра и некоторых шаровых скоплений.

Известны две основные модели возникновения Солнечной Системы:

- вхождение уже сформировавшийся звезды, типа Солнца, в диффузионное газо-пылевое облако и гравитационное взаимодействие с образованием планет. Процесс представляется наивным и невероятным. Достаточно посмотреть, куда направлены «хвосты» комет, чтобы понять, к чему приведет вхождение Солнца в диффузионное газо-пылевое облако. Солнце будет вести себя не столько, как центр гравитационного притяжения, сколько как центр «ветрового» отталкивания. Солнечный ветер отбросит диффузионную материю от звезды и никакого планетообразования иметь место быть не может, но может сформироваться нечто, вроде современного Облака Оорта.

- полное формирование Солнечной системы из единого облака в отсутствии локального источника гравитационного поля.

Рост плотности материи при отсутствии внутреннего источника энергии обязан привести к рекомбинации частиц заряженной плазмы с образованием значительной доли электрически нейтрального вещества с существенно более плотным состоянием. Хотя с возникновением нейтрального и охлаждающегося диффузионного вещества роль магнитного поля в конденсации вещества в значительной мере нейтрализуется, но плотность облака уже оказывается достаточной для эффективной гравитационной конденсации с параллельным взаимодействием охлаждаемой и конденсируемой среды с возникновением типичных для открытого космоса органических соединений. В отсутствие внутренних источников нагрева первоначальное сжатие было медленным изотермическим сжатием открытой системы с отводом тепла за счет излучения. Частичная нейтрализация магнитного поля и падение внутреннего давления конечно ускоряют процессы чисто гравитационной дифференциации протооблака. Сжималась достаточно "холодная" материя достаточно медленно. Процессы такого типа хорошо изучены и заключение Мохова: "Протооблако будущей Солнечной системы имело форму, аналогичную форме строения нашей Галактике, поэтому планетарные массы уменьшались по мере отдаления от центра" принципиальных возражений не вызывает. Таким образом, образование Солнечной Системы могло быть процессом с обязательным этапом холодной гравитационной конденсации газо-пылевого межзвездного вещества.

Процесс гравитационной конденсации, имевший место в условиях первичной протосистемы, гарантировал занесение органических веществ в состав как самого протосолнца, так и всех планет без исключения, в том числе и протоземли, где они могли претерпевать дальнейшие превращения. Первичный состав всех кандидатов на звезду или планеты неизбежно был достаточно однообразен и по химическому составу, к примеру, протоземля не должна была отличаться от протосолнца или других планет. Критическим моментом в образовании Солнечной Системы является момент окончания формирования Солнца, как массивного "точечного" объекта. Это не момент окончания падения на него локальных тел, типа метеоритов, как и для Земли, у Солнца этот процесс продолжается и по сей день. Этим моментом является прекращения падения на протосолнце основной составляющей – первичной газовой водородно-гелиевой смеси. Это прекращения связано с гравитационным нагревом вещества протосолнца до температуры поверхности в несколько сотен градусов и возникновением инфракрасного излучения, солнечного ветра с ее поверхности, остановившего падение легких фракций диффузного вещества облака. До этого момента шла холодная конденсация объектов будущей солнечной системы из единого облака.

Возражение вызывает следующее за ним утверждение: "Образовавшаяся звезда – Солнце, сразу же вступила в активную фазу, и началось интенсивное излучение радиации. Активная фаза состояла в ядерном взрыве, который как в кино, прошел первой очень сильной ударной волной солнечной плазмы по почти сформировавшимся планетам.".

Как-то "не складывается". Протосолнце - отнюдь не термоядерный "склад", набитый дейтерием с тритием. Легкого водорода на протосолнце было больше, чем сейчас. И если сейчас условия термоядерного синтеза существуют в весьма ограниченной области в центре Солнца, то почему в момент его образования все оказалось наоборот? Нет ни малейших физических основания для подобных утверждений. Нет и наблюдательных оснований.

Обращаемся к Мохову: "Основная масса газа, который находился на орбитах современных Меркурия, Венеры, Земли и Марса, была сорвана первыми ударными волнами и выброшена за пределы, где его сила ослабевает, - за границу орбиты Марса и пояса астероидов. То есть, ушла к орбите Юпитера, который в последствие и собрал в себя большую часть этого вещества".

Опять не складывается. Когда порыв ветра сдувает пушинки с головок одуванчиков, пушинки действительно улетают, но и сами головки качаются. Возникает вопрос - как это так получилось, что более 90% масс планет земной группы (Меркурий, Венера, Земля, Марс) "сдули" с их железо-каменных ядер, оставив каким-то"чудом" азот с углекислым газом, а самим ядрам хоть бы что, как крутились по круговым орбитам, так и дальше пошли? Что это за такой "хитрый" ядерный взрыв, почему они "не качаются", даже Меркурий? Ударный импульс такого действия просто "обязан" был сделать их орбиты существенно эллиптическими с большим эксцентриситетом. Но этого нет. Как могло оказаться: "Все газы из вращающихся протопланетных дисков были выброшены первыми ударными волнами вспыхнувшего Солнца", если протопланетные диски сами были того же "солнечного" состава и на девять десятых состояли из этих газов?

Ответ - на Рис.1.

Не надо ссылаться на отсутствие свидетелей, чтобы оправдать любую околонаучную чушь в отношении Солнечной Системы. Не надо выдавать за науку собственную абсурдную наивность мышления: некий бородач с нимбом слепил бомбочку и нажал кнопочку... Образование звездных систем во Млечном Пути еще не прекратилось и есть смысл обратиться к аналогичным, сейчас наблюдаемым процессам.

Не могло быть бесконечного холодного изотермического сжатия протовихря. "Симметричной структурой правильной формы" протовихрь бесконечно быть не мог. Его гравитационная дифференциация была неизбежна и носила экспоненциальный характер. Однако здесь надо быть трезвым. Не 15 секунд ушло на формирование планет Солнечной Системы и не в "разных мастерских" они "лепились", потому наивно утверждение: "Чтобы удерживать вокруг себя газовую оболочку, протопланетным сгусткам земной группы требовалось гораздо меньшее по силе гравитационное поле, чем потом, когда Солнце стало звездой и стало постоянно бомбардировать их своими частицами солнечной радиации. Поэтому плотность протопланет земной группы была очень низкой". Не задачей удержания или не удержания газовых оболочек определяется сила гравитационного поля протопланет, а их массой. А массы эти численно легко восстановимы, и они были на порядок больше нынешних. Плотность же планет определялась их составом, который был для всех исходно примерно одинаков (один протовихрь, одно "тесто") и неотличим от солнечного. Это был не столько набор протопланет, сколько набор именно протосолнц. Было бы странно ожидать от водородно-гелиевых протосолнц высоких плотностей. Более точно следовало бы сказать, что сам неоспоримый факт их, пусть и кратковременного, существования свидетельствует о начальной "холодной" стадии.

Не менее наивны утверждения, что планеты земной группы изначально не имели сколько-нибудь значительной легкой водородно-гелиевой фракции из-за гравитационного влияния Солнца. Это сродни утверждениям о более сильном притяжении атома водорода, чем атома железа, что абсурдно. Столь же абсурдно предполагать, что основная масса облака была сконденсирована в звездно-планетную систему. В протопланетном облаке за счет локальных неоднородностей было сформирован ряд гравитирующих центров, скорость конденсации в которых была существенно различной. Только центральная, наиболее плотная область, но далеко не самая массивная часть облака, относительно быстро сконденсировалась в будущую звезду. Нагрев звезды и включение режима солнечного ветра начал удалять основную, диффузионную часть газо-пылевого облака на периферию Солнечной Системы, в область современного Облака Орта.

Протосолнце и протопланеты рано или поздно станут непрозрачны для внутреннего излучения. Потому Солнце начало светить задолго до того, как в ней синтезировалась первая альфа-частица. Его разогрел даже не столько радиоактивный распад каких-то нестабильных изотопов, сколько собственное гравитационное сжатие. При отсутствии фазовых переходов это процесс с отрицательной обратной связью и по своему принципу он не мог иметь катастрофический взрывной характер, хотя в "холодной" стадии и носил черты экспоненциального ускорения. Когда процесс гравитационного нагрева протосолнечного газового облака достиг некоторой величины (не физик, не могу просчитать), то растущее давление света и солнечного "ветра" вначале замедлило и остановило дальнейшее падение вещества на него, а затем преодолело силы гравитационного сжатия. Не надо думать что шел медленный послойный нагрев протосолнца. Гравитационная турбулентность наблюдается у любого достаточно крупного газового шара, посмотрите на Юпитер. Протосолнце прогревалось достаточно равномерно и относительно быстро. Но при таком сценарии какие-либо сбросы значительных протосолнечных оболочек маловероятны. Скорее это "разгон околосолнечных облаков". Поэтому маловероятно, чтобы была "отброшена" масса, много больше массы самого протосолнца, даже соизмеримая. Достаточно легко проверяется период гравитационного прогрева Солнца. Поскольку орбиты планет солнечной системы близки к круговым (о Плутоне отдельный разговор), то постоянная времени разогрева Солнца должна существенно превышать период обращения хотя бы самых близких из них, к примеру, Земли или Марса. Иначе последствия пусть растянутой "ударной волны" должны были обязательно сказаться на них. С другой стороны нам известны и "вестники далеких частей" - кометы. Их период оборота составляет от нескольких сотен лет до нескольких тысячелетий. Поскольку их орбиты не снивелированы, не сглажены достаточно долгодействующей силой, то есть все основания считать, что постоянная времени гравитационного разогрева Солнца не должна существенно превышать это время. Протосолнце грелось быстро, но не катастрофически быстро. Поэтому и нет на орбитах планет земной группы ударных "следов". Свет и звездный "ветер" разогревающегося Солнца "разогнал протосолнечные облака" в режиме экспоненциального роста давления в течении от нескольких сотен лет до нескольких десятков тысячелетий, но о термоядерном взрыве речи принципиально быть не могло.

Появление солнечного ветра и инфракрасного излучения Солнца не только принудительно остановили дальнейшую конденсацию планет, но и поставили их эволюцию в прямую зависимость от удаленности от звезды.

К этому моменту протоземля была почти в сотню раз массивней Земли сегодняшней в основном за счет водорода и гелия, чем-то вроде современного Юпитера или Сатурна.

Следующий за первичным "разгоном облаков" период и наблюдаем мы на Рис.1., "увидеть ядерный взрыв" в котором трудно даже при больном воображении. Центральная часть звездно-планетной системы ветро-световым давлением от разреженных газов уже практически очищена, но массивных "парящих" и потому "светящих" зародышей еще предостаточно. Они постоянным давлением тоже будут оттеснены в будущий астероидный пояс, но для этого необходимо существенное время. На снимках наблюдается неизбежное весьма интенсивное "парение" будущих планет типа земной группы. Ставшее звездой центральное протосолнце интенсивно низводит своих менее удачливых "конкуренток" до уровня планет. Их гравитация недостаточна для удержания диссоциируемых светом звезды легких молекул верхних слоев их атмосфер и они их утрачивают. Это - легкие ионизированные газы, активно взаимодействующие с протяженными магнитосферами планет и звездным "ветром", что и наблюдается на снимке. Когда-то потом в атмосферах этих планет останутся (если останутся) лишь тяжелые фракции. Процесс на некотором участке также будет характеризоваться экспоненциальным ростом. Дело даже не в самой звезде и ее радиации. Дело в планете. Потеря массы облегчает и ускоряет дальнейшую потерю пока легкая фракция есть. Такими "сверхкометами", как на снимке, были когда-то все планеты земной группы. Для Земли этот процесс до сих пор не завершен полностью. Она еще теряет свой водород за счет диссоциации молекул воды на водород и кислород в верхних слоях атмосферы. Когда-то она полностью была покрыта водой, когда-то от океанов останется только соль. Все преходяще, мы - счастливчики.

Мне трудно судить, был ли на Земле металлический водород, когда ее масса была на пару порядков больше, скорее всего должен был быть. Я знаю другое, металлический водород - не кусок железа. Если внешнего давления будет не достаточно, фазовый переход неизбежен. Поэтому пример Мохова: "например, находись сейчас Юпитер на орбите Земли, Солнце с него сможет сразу же согнать лишь малую массу внешнего газового слоя (который составляет 0,02 радиуса планеты), но в дальнейшем, будет это делать постепенно, сгоняя жидкий молекулярный водород по мере дальнейшего уменьшения массы Юпитера, за счет постоянной потери им части своей массы и уменьшения силы гравитационного поля. Пройдут сотни миллионов лет, прежде чем от Юпитера останется твердое ядро с атмосферой. Причем общий диаметр планеты будет составлять примерно 0,37 ее текущего размера (металлический водород и яро из горных пород)" - это пример Мохова и только, к фазовым состояниям водорода имеющий условное отношение. И это неизбежно, когда Солнце станет красным сверхгигантом, будет проверено.

Куда делось девяносто девять процентов массы нашей протоЗемли?

Здесь Мохов в значительной мере прав: "В этот момент протопланетные диски будущих планет-гигантов смогли поймать лишь незначительную часть идущего на них газа. Однако, уйдя далеко за границы орбиты Нептуна, началось торможение вещества и постепенно оно стало под действием тяготения падать обратно в сторону Солнца. Скорость этого падения была низкой. Поэтому, часть более легких частиц ушла еще дальше и сформировалась в Протокометное облако, откуда в последствие рождались кометы. Другая основная более тяжелая часть вещества, падая к центру, постепенно присоединялась к протопланетным дискам планет-гигантов, постепенно затормаживая свое падение в сторону Солнца за счет гравитационного поля протопланетных дисков будущих планет-гигантов. Чем больше была планета, тем больше она смогла остановить и поймать вещества. Урану и Нептуну досталось почти равное количество, не смотря на то, что протопланетное облако Урана было больше по массе. Этот нюанс объясняется просто. На орбите Нептуна, скорость обратного падения вещества была низкой (не успело набрать ускорения). Поэтому, Нептуновый протосгусток “оттяпал” большую часть вещества, чем сумел ухватить Уран, поскольку скорость приближения вещества к Солнцу, при пролете вблизи орбиты Уранового протосгустка была уже вдвое больше. Сатурн и Юпитер сумели поймать достаточное количество вещества, поскольку сами по себе были массивными. В последствие, Юпитер и Сатурн добирали себе массы за счет приноса ее потоками солнечного ветра из зоны планет земной группы".

 Конечно и без термоядерных взрывов за каких-то несколько сотен лет (пусть тысячелетий) "разгона облаков" будущим газовым гигантам много "поймать" достаточно трудно, здесь Мохов прав, основная масса "могла уйти", только не получается, чтобы далеко. Слишком неграмотно "тормозит" ее Мохов. Почему "торможение" началось только за границей орбиты Нептуна, что, "до того как" кто-то отменял тяготение? Наверное нет, как никто не "отменял" и условий возникновения стационарных орбит. Представляется крайне маловероятным, чтобы молодое, более массивное и более холодное Солнце обладало большими возможностями в этом плане, чем сегодняшнее, более "легкое" и более горячее. А сегодня "разгонные" возможности Солнца не простираются дальше пояса астероидов. Дальше - обычное эллиптическое движение разреженных газовых масс с гауссовым распределением скоростей в гравитационном поле Солнца и поглощающих полях газовых гигантов. И Уран-Нептунный "нюанс" столь же правомерен и при прямом движении газов, как и при обратном.

Но есть и совершенно не учитываемый Моховым "нюанс". Я не однократно подчеркивал, что ряд звездно-планетарных процессов имеет выраженный экспоненциальный характер, в первую очередь образование тех самых планетозималей-протосолнц. Как-то странно выглядят рассуждения, что все 100% массы исходного протопланетного - протозвездного диска были "использованы" на образование Солнечной Системы. Странно выглядит, что часть его периферии была столь же "быстра" в образовании протосолнц, как и центральная. Гораздо более естественным является предположение, что периферия диска "отстала в своем развитии" от центра и протосолнца там просто не успели сформироваться.  "Разогнать" эту периферию Солнцу, ни сейчас, ни, тем более,  в момент своего образования, не под силу. Значит, диск есть - облако Оорта. Солнечная Система должна быть окружена диском холодного первичного вещества и я не буду удивлен, если его суммарная масса будет весьма существенной, на порядок больше суммарной массы Солнца и планет, в строгом соответствии с предсказанием Мохова "протооблако эллиптической формы, больше похожей на форму строения нашей Галактики".

Действительно, Природа не балует конструктивными излишествами.

 

Станислав Кравченко

 

Hosted by uCoz