Загадки мироздания

Давайте посчитаем, насколько богата и перспективна «океанская шахта». Одного кубического километра воды хватит, чтобы наполнить более четырех миллионов таких бассейнов, а кубических километров воды в океане, как я уже говорил, — 1 332 000 000. Так что неудивительно, что в океане содержится пятьсот квадриллионов (500 000 000 000 000 000) тонн твердых веществ. В том числе

2 000 000 000 000 000 тонн магния,

100 000 000 000 000 тонн брома и

75 000 000 000 тонн йода,

и этого запаса человечеству хватит надолго.

Кроме того, в океанской воде растворено и огромное количество некоторых других металлов (не считая запасов, кроющихся под морским дном). В частности, это

15 000 000 000 тонн алюминия,

4 500 000 000 тонн меди,

4 500 000 000 тонн урана,

1 000 000 000 тонн тория,

450 000 000 тонн серебра,

45 000 000 тонн ртути,

6 000 000 тонн золота и

45 тонн радия.

Однако эти огромные запасы разбросаны по всему океану, и мы еще не знаем рентабельных способов их добычи.

Глава 13 ЭВОЛЮЦИЯ АТМОСФЕРЫ

1960-е годы принесли нам новые знания об атмосфере соседних планет. Наблюдения, полученные с зондов, поднявшихся высоко над нашей собственной атмосферой, предоставили свидетельства того, что облака на Венере состоят из ледяных частиц. Mariner 4, пролетая в 1965 году мимо Марса, сообщил нам, что его атмосфера гораздо тоньше, чем считалось раньше.

Но все эти недавние наблюдения лишь подтверждают предположения астрономов, выдвинутые давным-давно. Наша земная атмосфера уникальна и не похожа на атмосферу ни одной планеты из тех, что находятся в зоне досягаемости.

Атмосферы известных нам планет можно классифицировать по четырем категориям:

во-первых, у планеты или другого холодного небесного тела может вообще не быть атмосферы или атмосфера может быть столь тонкой, что различить ее из космоса невозможно;

во-вторых, атмосфера может быть богатой водородом и его соединениями и являться, таким образом, благоприятной для восстановительных реакций. Такую атмосферу можно назвать «восстановительной»;

в-третьих, атмосфера может быть богатой кислородом, и тогда ее можно назвать «окислительной»;

в-четвертых, в атмосфере может не содержаться ни водорода, ни кислорода, а только те газы, которые не участвуют ни в окислительных, ни в восстановительных реакциях. Такую атмосферу можно назвать «нейтральной».

Планеты нашей Солнечной системы (за исключением Плутона [7] , об атмосфере которого мы вообще не знаем ничего) распределяются по вышеперечисленным категориям таким образом:

1) отсутствующая или почти отсутствующая атмосфера: Меркурий;

[7]С августа 2006 года Плутон вообще не считается больше планетой Солнечной системы, согласно решению прошедшей в Праге Генеральной ассамблеи Международного астрономического союза. Таким образом, сейчас считается, что в Солнечной системе всего восемь планет. ( Примеч. пер.)

2) восстановительная атмосфера: Юпитер, Сатурн, Уран и Нептун;

3) окислительная атмосфера: Земля;

4) нейтральная атмосфера: Венера, Марс.

Из 31 спутника планет Солнечной системы единственный, о котором известно, что у него есть атмосфера, — это Титан, крупнейший спутник Сатурна. Его атмосфера — восстановительная. Все же остальные спутники, включая нашу Луну, атмосферы не имеют или почти не имеют.

Короче говоря, нигде в нашей Солнечной системе, кроме самой Земли, окислительной атмосферы нет. Нигде больше нет свободного кислорода.

Почему?

Начнем с рассмотрения того облака пыли и газа, из которого, как принято считать, возникла наша Солнечная система. По мнению астрономов, около 90 процентов этого облака составлял водород, а еще 9 процентов — гелий. В оставшийся 1 процент вошли кислород, неон, азот, углерод, кремний, магний, железо, сера и аргон, скорее всего, именно в таком порядке убывания концентрации, и прочие элементы — в еще меньшем количестве.

Углерод, кремний, магний, железо и сера при обычной температуре — твердые вещества и образуют друг с другом твердые же соединения (карбиды, силициды и сульфиды). По мере образования в облаке завихрений атомы и молекулы этих веществ начали слипаться с образованием сначала песчинок, затем камней, а в конце концов — и так называемых «малых планет». Вокруг этих последних со временем сформировались планеты. Что касается Земли, то на ней тяжелые металлы осели в самом ядре, а каменистые вещества образовали толстую внешнюю кору.

Водород, ввиду своего подавляющего количественного преобладания, вступал в соединение с чем угодно. Он соединялся с кислородом, образуя воду (Н ₂0), с азотом, образуя аммиак (NH ₂), с углеродом, образуя метан (СН ₄), с серой, образуя сероводород (Н ₂S). Вот с гелием, неоном и аргоном водороду соединяться не удавалось, поскольку эти три газа являются так называемыми «благородными» (инертными) и вообще не вступают ни в какие соединения, насколько нам известно.

Все эти вещества — водород, гелий, неон, аргон, вода, аммиак, метан и сероводород — имеют низкую температуру плавления, то есть при обычных температурах являются газами, за исключением воды, которая, впрочем, тоже представляет собой легко испаряющуюся жидкость.

При тех низких температурах, при которых образовывались планеты, некоторые из этих веществ (в первую очередь это относится к воде и аммиаку) могли быть твердыми и наравне с металлами и камнями образовывать ядра малых планет. Да и те вещества, что сохраняли газообразную форму, тоже могли попадать в эти ядра, заполняя полости в них.

Но затем в центре Солнечной системы огромная масса вещества сконденсировалась до такой степени, что внутреннее нагревание породило ядерный взрыв. Родилось Солнце.

Солнечное тепло испарило все вещества, имеющие низкую температуру кипения, и из недр формирующихся планет начали выделяться газы. Эти газы не вступали в химическую реакцию с твердым веществом планеты — их удерживала теперь только сила тяготения. Если молекулы газа двигались медленно, то слабой гравитации оказывалось достаточно, чтобы удержать их; если же они двигались быстро, то планета теряла их.

Чем выше температура газа, тем быстрее движутся его молекулы и тем легче их потерять. Малые планеты, находившиеся близко к Солнцу, получая от него больше всего тепла, стали быстро терять атмосферу. Газы, сдуваемые солнечным ветром (состоящим из вылетающих из Солнца частиц), уносились во внешние, более холодные регионы Солнечной системы.

По мере формирования внешних планет они обретали значительную атмосферу, не только за счет собственного газа, но и за счет газа, поступающего из более теплых глубин Солнечной системы, утраченного более близкими к Солнцу планетами. Именно поэтому Юпитер, Сатурн, Уран и Нептун так велики по сравнению с «внутренними» планетами. Они состоят по большей части из водорода и его соединений, которых было так много в первоначальном газовом облаке. Эти планеты имеют толстый слой восстановительной атмосферы, состоящей из водорода, гелия, аммиака и метана.