Геология и астрономия

Геология, подобно другим естественным дисциплинам, тоже нахо­дится в развитии в силу ряда внутренних и социокультурных факторов. Развитие геологии в XX столетии значительно изменило наши представ­ления о строении Вселенной и ее временном аспекте, т.е. геология оказа­ла влияние на астрономию. Отечественный геолог В.Ф. Белый в работе «Геология и научное познание мира» показывает, что как в геологической истории Земли, так и в современной астрономии запечатана необрати­мость времени, поэтому правомерна постановка вопроса о возрождении абсолютного времени Ньютона в условиях нынешнего знания о реально­сти. Он также из связи геологии и астрономии выводит ненужность ис­кусственного различия геологического и физического времени, тем более различных специализированных форм времени.

Связь геологии и астрономии проявляется в вопросе происхожде­ния планет. Существенным является то, что методами радио- и ИК-спектроскопии обнаружены гигантские темные молекулярные облака в структуре галактик, которые играют существенную роль как в процессах звездообразования, так и при формировании протопланетарных структур. В составе темных облаков обнаружены молекулы около ста органических и неорганических веществ. Эти облака сыграли значительную роль в формировании основных фаз планет твёрдой, жидкой и газообразной. При этом сложилось так, что для планет группы Юпитера, а также для комет преимущественную роль играют молекулярные оболочки (метан, аммиак, углекислота, вода), а планеты земной группы сформированы преимущественно твердыми кристаллическими структурами литосферы.

В биосфере нашей планеты, которую исследует геология, стараясь вычислить структуры прошлых биосфер, существенную роль играет наи­более распространенная молекулярная фаза, соединяющая в себе черты и жидкого, и газообразного состояния, это - флюид. У геологов имеются все основания полагать, что в глубинных сферах Земли формирование практически всех типов месторождений полезных ископаемых происхо дит при активном участии разнообразных флюидов, о чем в своё время писал В.И. Вернадский.

Философская значимость молекулярной геологии заключается в том, что одним из перспективных ее направлений является исследование взаимодействия систем «минерал - флюид» с биологическими системами. Речь идет о реальном воздействии живых организмов на минеральное вещество и противоположных эффектах, связанных с активным влиянием систем «минерал - флюид» на биосферу.

Логическая структура современной геологии. Современная геология включает в свою структуру несколько групп на­ук, каждая из которых наряду с общетеоретическими областями включает в себя большое разнообразие частных и прикладных областей знания.

К первой группенаук относятся собственно геологические области знания, составляющие скелет геологической науки как единой системы. В этой основной группе центральное место занимают следующие науки:

а) Историческая геология — наука, изучающая закономерности формирования и развития земной коры, ее вещественного состава и структуры, стадий ее развития, начиная от исходных ядер ее консолидации и кончая антропогеновым периодом. Изучение исторического развития системы осуществляется с учетом его специфики в пространстве (планетарных и региональных масштабах) и его периодизации во времени (геохронология). Эта наука представлена как в общем виде, так и в частных своих подразделениях — науках, изучающих отдельные стадии и периоды геологического развития (например, геология третичного периода, геология антропогенового периода и т. п.).

б) Динамическая геология — наука, изучающая всю сложность геологической динамики, системы, наблюдаемой в настоящее время, но с учетом ее истории, огромное разнообразие ее факторов внутри-
земного, планетарного и приповерхностного происхождения, включая
биогенные и антропогенные факторы. Все они изучаются в их сложной корреляции, объединяемые единством структуры геологического дви­жения, являющегося способом существования геологической много­компонентной системы с многоуровневой структурой организации ее вещества и динамики. Динамическая геология наряду с геологическими все более интенсивно использует методы других наук, особенно физики, химии, математики, а в последнее время и кибернетики (кибернетиче­ское моделирование).

в) Структурная геология — наука, изучающая закономерности образования структурных форм земной поверхности в крупном и мелком масштабе, факторы структурообразования, условия и проч.

Ведущее значение в этой области наряду с физическими и химическими имеют методы исторической и системной интерпретации (напри­мер, методы структурной корреляции, формационный и др.), изучаемые на моделях, широкий спектр математических методов, собственно геологи­ческих — полевых и экспериментальных, аэрофотосъемки, съемки с по­мощью космических лабораторий и проч.

г) Региональная геология — комплексная наука, в различных своих подразделениях изучающая все особенности исторического развития состава и строения отдельных блоков земной коры - ее регионов. В их изучении используется весь арсенал познавательных средств, используемых в исторической, динамической и структурной геологии.

д) Планетарная геология — новая область знания, изучающая земную кору в масштабах планетного тела Земли. Особое внимание уделя­ется при этом изучению космических и планетарных факторов геологической динамики: энергии Солнца, особенностям ротационного режима в движущейся системе Земли, изменению положения ее оси, магнитных и географических полюсов, критических линий напряжений (параллелей и меридианов), тектонике плит, движению материков и проч.

е) Глубинная геология — наука о закономерностях состава и динамики подстилающих земную кору оболочек: мантии и ядра Земли и их влияния на развитие земной коры. В этой области преобладают геохимические и геофизические методы исследования при геологической интерпретации, полученных с их помощью результатов.

ж) Наука о биосфере — комплекс наук, изучающих развитие земной коры, изменение ее минералогического и петрографического состава под влиянием жизнедеятельности организмов и продуктов их распада, эволюцию соляного состава океанов и химического состава атмосферы — важнейших факторов экзогенной динамики и аккумуляции Солнечной системы. В этой области наряду с физико-химическими и геологическими науками большая роль принадлежит биологическим наукам.

з) К столь же комплексным наукам относится океанология -новая область знания, изучающая историю океанов, их минералогический состав, структуру, движения дна и др. Все это играет огромную роль в изучении земной коры в масштабах всей планеты; поскольку океаны составляют 71% от общей площади коры Земли, исследование закономерностей их развития будет способствовать глу­бокому пониманию развития коры материковой.

и) Наука о ноосфере — комплекс наук, изучающих развитие земной коры под влиянием целенаправленной деятельности человека, включая рациональное использование природных богатств. Частью этой науки становятся такие области геологического исследования, как инженерная геология, грунтоведение, гидрогеология, мерзлотоведение, наука о полезных ископаемых, энергетических источниках Земли, геогигиена и др.

В этой области используются методы геологические, геофизические, геохимические, большой спектр методов технических наук, математики и кибернетики.

Вторую группугеологических наук составляют науки, изучающие вещество Земли и земной коры. К этой группе относятся:

а) Минералогия и петрология — науки, изучающие состав земной коры, минералогический, петрографический, формационный в его историческом развитии и современном состоянии. В частных подразделениях минералогия и петрография различаются и изучением образования минералов и горных пород в соответствии с их происхождением (например, минералогия и петрография осадочных, магматических, метаморфических пород, рудных и нерудных месторождений).

б) Науки, изучающие минералы и горные породы органического происхождения: геология угля, газа, нефти. В этих науках наряду с геологическими, палеонтологическими и биологическими используется широкий спектр физико-химических методов исследования, а также большое разнообразие и методов математических, включая математическое моделирование.

в) Поскольку минералы на 98 — 99% обладают кристаллическим строением, широкое развитие в геологии получает кристаллогра­фия, кристаллофизика и кристаллохимия — науки, изучающие закономерности структурообразования кристаллического вещества, его рост и разрушение, фазовые переходы и др.

Третью группу геологических наук составляют геофизика и гео­химия, области геологического знания, возникшие как прикладная фи­зика и прикладная химия. Их данные и методы используются как фунда­ментальные во всех областях геологического исследования. С ними связан и значительный прогресс в развитии геологических наук, наметившийся и развиваемый в XX в., особенно в его второй половине.

а) Геохимия — изучает закономерности химического состава Земли и его эволюции во времени, распределение химических элементов в «химической структуре» земной коры, атмосфере и гидросфере, про­цессы их перемещения (миграции), рассеяния концентрации. Геохимические данные используются как теоретическая основа минералогии и пет­рографии, общей геологии и сравнительной планетологии.

б) Геофизика — изучает Землю как физическое тело, ее физические поля, строение и термодинамику, физическое время ее существования, фи­зические свойства вещества, ее слагающего, его состояния и др. Частны­ми геофизическими дисциплинами в этой области являются гравиметрия, магнитометрия, электрометрия, сейсмометрия, радиометрия и радиогео­логия, геотермика и др. Методы исследования — физические, используе­мые в широком спектре при геологической интерпретации полученных с их помощью результатов.

Особую группугеологических исследований образует область ее метатеории, с которой связаны проблемы языка науки, субординации всех ее методов и оснований, логизации и математизации ее теории и др. Эта область оснований теоретической геологии, интегрирующей все геологические науки под углом зрения общих принципов. Центральная, системообразующая роль в содержании теоретической геологии принад­лежит исторической, динамической и структурной геологии, базирую­щаяся на двух исходных и взаимосвязанных друг с другом принципах: системности и историзма.

Границы между науками геологического профиля не абсолютны, так же как не абсолютны границы между геологией и другими науками о природе: космогонией, географией, биологией и др. Не абсолютны границы и между науками о природе и науками об обществе, что со­вершенно отчетливо прослеживается в геологии. Все науки геологиче­ского профиля выступают как части единого целостного познавательного процесса, интегрируемого разрабатываемой в настоящее время общей геологической теорией. Этим объясняется и особое внимание к метате­ории в названной области.

Пути формирования общей геологической теории определяются интегративными процессами между различными геологическими науками. Взаимопроникновение методов этих наук наблюдается как в изу­чении узкоспециальных вопросов, так и комплексных проблем науки, в осмыслении частного значения данных науки в целостном изучении сложной открытой динамической естественно-исторической системы, каковой выступает геологическая система, в определении места этой системы в историческом развитии природы, а также и ее роли в развитии общества, прежде всего ее непосредственной связи с развитием произ­водства и планирования. Оформление единой геологической теории предполагает приведение в соответствие с принципами науки ее эмпири­ческих, методологических, логических и философских оснований.

Планетология о генезисе жизни

Философская значимость планетологии состоит в том, что она вносит свой вклад в решение проблемы происхождения жизни вообще и разумной жизни в частности. Иными словами философские вопросы планетологии возникают тогда, когда их данные рассматриваются через призму отношения «человек-мир», когда полученные научные истины позволяют нащупать ответ на фундаментальный вопрос о смысле человеческой экзистенции. В этом плане представляют интерес данные об образовании планетных атмосфер, которые следует рассматривать в связи с теориями происхождения солнечной системы. В большинстве современных теорий предполагается, что образование планет является следствием сжатия межзвездного газового облака в процессе образования самого Солнца. Следовательно, каковы бы ни были детали процесса сжатия, состав Солнца представляет собой некий стандарт, и отклонения состава планет от этого стандарта имеют существенные значение.

Особый теоретический, а также практический интерес имеет для обитателей Земли вопрос о возникновении космических объектов, имеющих размеры планет.

Еще до того, как оказалось возможным различать планеты и звезды по их способу возникновения, П. Ван де Камп предложил в качестве решающего критерия количество сконцентрированного в них вещества: считать планетами лишь такие образования, которые имеют массу не больше 0,05 массы Солнца. Он полагал, что только таким образом можно гарантировать, что эти образования будут иметь низкие температуры и излучать только ничтожное количество собственного света. Д. Ваттенберг не без оснований поставил вопрос о том, что такие тела имели бы массы примерно в 50 раз больше массы Юпитера и были бы, следовательно, необычайно велики для планет.

Отличительной чертой планетоподобного несветящегося небесного тела, несомненно, является величина его массы. В конечном счете, все различия между звездами и планетами являются непосредственными или опосредованными следствиями различия их масс. Специфическую сущность планет можно понять в рамках общего космогонического процесса, в силу которого вблизи определенных звезд возникает система вращающихся вокруг них темных небесных тел.

Единый характер нашей Солнечной системы обнаруживает себя в различных признаках. Все планеты обращаются вокруг Солнца в одном и том же направлении и почти в одной и той же плоскости (компленарно). Большинство спутников планет (их «лун») вращается в том же направлении и в большинстве случаев в экваториальной плоскости своей планеты. Солнце, планеты, спутники планет вращаются и вокруг своих осей в том же направлении, в котором они совершают движение по своим траекториям.

По свойствам планеты можно сгруппировать в два класса. Внутренние планеты имеют сравнительно ничтожные массы, значительные плотности, небольшую скорость вращения и малое число спутников. Внешние планеты имеют большие массы, небольшие плотности, большую скорость вращения («сутки» на Юпитере длятся только около 10 часов) и большое число спутников. Самая внешняя из известных нам планет, Плутон, представляет собой исключение. Новейшие измерения колебаний светимости Плутона позволяют считать период его вращения равным примерно 0,5 дня. Масса Плутона также близка скорее к массам внутренних планет.

Закономерности строения солнечной системы были исследованы в 1772 году Иоганном Элертом Боде (1747—1825), опиравшимся на положение, опубликованное в 1766 году Иоганном Даннелем Тициусом (1729— 1796) (каждая следующая планета удалена от Солнца примерно в 2 раза дальше, чем предыдущая).

В системе планет Солнца своеобразно распределен и вращательный момент. (Под вращательным моментом понимается векторная сумма всех произведений отдельных масс на их скорости вращения и на расстояния от оси вращения.) С Солнцем, в котором сконцентрирована большая часть массы солнечной системы (масса всех планет составляет только 700-ю долю массы Солнца), связана лишь весьма небольшая часть полного вращательного момента системы. Внешние планеты, общая масса которых составляет только малую долю массы системы, напротив, дают наибольший вклад в полный вращательный момент. Об эту особенность нашей солнечной системы разбилось большинство предпринимавшихся до сих пор попыток приемлемым образом объяснить ее происхождение.

В попытках построения космогонических теорий недостатка не было. Современное понимание проблемы развивалось, начиная с уже упоминавшегося раннего труда Канта (1755) и цитированной работы Лапласа (1796), через новейшее оживление планетной космогонии в XX столетии благодаря Чемберлену, Мультону, Джинсу, Джеффрису, Нольке, Вейц-зеккеру, Койперу, Литтлтону, Альфвену вплоть до советской планетной космогонии В. Г. Фесенкова и О. Ю. Шмидта.

На примере гипотез этих советских исследователей поясним здесь подробнее положение в современной планетной космогонии. Хотя эти ученые и защищают противоположные космогонические представления, оба они стоят, однако, на позициях материалистической космогонии. В. Г. Фесенков защищает «солнечное», связанное с Солнцем происхождение планет; О. Ю. Шмидт, напротив,— «планетезимальное», связанное с роем частиц в окрестности Солнца. В. Г. Фесенков ставит при этом вопрос о солнечном происхождении планет в рамках общих космогонических проблем. Он анализирует пути развития звезд, в особенности нашего Солнца, в связи с космогоническими проблемами.

Рис. 1. Неустойчивость при вращении может привести к тому, что звезда приобретет грушевидную форму и, в конце концов, распадется на две компоненты (грубо схематически).

В. Г. Фесенков считает, что Солнечная система развилась из газопылевого облака, сконденсировавшегося в уплотнения — глобулы. Такие глобулы (см. стр. 271), диаметр которых составлял в среднем половину светового года, явились исходными образованиями для формирования одновременно как центральных звезд, так и вращающихся вокруг них планет и их спутников.

Возникавшие протопланетные уплотнения должны были испытывать

приливные воздействия не только Солнца, но и других, уже сформировавшихся планет. Вследствие этого их расстояния друг от друга относятся так, что совместное действие приливных сил на каждую планету имеет минимум. Так получает объяснение, модифицированное правило расстояний в последовательности Тициуса- Воде.

Рис. 2. Пояс астероидов (малых планет) в Солнечной системе.

Внешние части протопланетного облака образовали внешние планеты с их большим угловым моментом; при этом процесс их образования принципиально не отличался от процесса образования звезды,— хотя он и происходил в более плотной среде и по соседству с огромным телом Солнца (или объекта, из которого оно возникло,— Протосолнца).

В случае Земли произошла конденсация материи, из которой наша планета образовалась как целое, причем Протоземля имела большую массу и, прежде всего, много больше водорода, чем сегодняшняя Земля. Праземля постепенно становилась более плотной, нагреваясь и теряя, таким образом, свою первичную водородную атмосферу, молекулы которой при повышении температуры достигли второй космической скорости и покинули Землю. В конце концов, осталась только совершенно незначительная часть Протоземли (Фесенков полагает — только один процент первоначальной массы!).

Земля возникла сначала как двойная планета — в отличие от других планет нашей системы: Луна образовалась одновременно с ней. Вращательный импульс первоначальной системы Земля — Луна был так «поделен» между ее компонентами, что Луна получила большую часть общего вращательного импульса, благодаря чему Земля смогла затвердеть как стабильное тело. Последующее уменьшение вращательного момента Земли было связано с уже упоминавшейся потерей ею массы.

Первой сформировалась, согласно Фесенкову, наиболее удаленная от Солнца планета Плутон. При образовании следующей внутренней планеты, Нептуна, должны были соблюдаться уже упоминавшиеся условия устойчивости по отношению к приливным возмущениям, как со стороны Солнца, так и со стороны уже существовавшего Плутона. Так произошла фиксация промежутка между обоими первоначально образовавшимися объектами, в котором могла лежать орбита следующей формирующейся планеты Урана — и так далее. Фесенков резюмирует. «Образование больших планет должно было, поэтому происходить путем конденсации обширных газовых масс протопланетного облака и притом весьма неоднородного и сложного состава...».

В составе больших «внешних» планет (и даже иногда их спутников) легкие элементы, однако, сохранились. Размеры и массы образующихся планет В. Г. Фесенков хочет объяснить также с помощью условий стабильности. Однако гипотезы о деталях внутреннего строения планет он считает в настоящее время еще прежде­временными, ибо поведение вещества при господствующих внутри Земли давлениях порядка миллиона кг см² еще в значительной степени не исследовано «Пропуск» планеты между Марсом и Юпитером возник, согласно изложенной здесь первоначальной теории В. Г. Фесенкова, вследствие разрыва обращавшейся там ранее планеты. Эта планета могла слишком близко подойти к гиганту Юпитеру и распасться. С привлечением этой катастрофы удается, таким образом, объяснить не только «пропуск» планеты между Марсом и Юпитером, но также и образование метеоритов и малых планет.

Астероиды представляют собой небольшие космические тела, обращающиеся вокруг Солнца. К 1958 году было открыто 1626 таких малых планет; общее их число достигает сотен тысяч. Иногда они падают и на Землю в виде гигантских метеоритов, создавая большие кратеры.

Рис. 3. Орбита Сихотэ-Алиньского метеорита, изображенная схематически (по Кринову).

Все известные метеориты и метеорные рои, как это теперь, вероятно, окончательно установлено благодаря радиоастрономическим исследованиям, также принадлежат Солнечной системе,

Наблюдения говорят о том, что наряду с твердыми метеоритами бывают также метеориты с рыхлой структурой, хлопьевидные — отличие, которое может иметь космогоническое значение, как, впрочем, и вопрос о происхождении недавно более точно исследованных метеоритов, содержащих углерод. Так называемые тектиты (найденные в большом количестве в Австралии) являются, возможно, «вторичными» метеоритами — лунными камнями, выбитыми с ее поверхности ударами метеоритов и достигшими благодаря приобретенной «второй» лунной скорости Земли.

А. Н. Заварицкий оценивает диаметр распавшейся планеты примерно в 3 000 км, массу — в 12 массы Земли, то есть меньше Луны, диаметр которой равен 3480 км". С. В. Орлов назвал «погибшую» планету «Фаэтоном»— но имени сына бога Солнца, о несчастной судьбе которого рассказывается в древнегреческом мифе.

Правда, в 1959 году Э. Андерс заявил, что наблюдаемое в метеоритах содержание изотопа аргон-40 исключает возможность того, что эти метеориты когда-либо находились внутри более крупной планеты, именно из-за неизбежного в таком случае разогревания этой планеты внутренними радиоактивными источниками тепла.

Наиболее мелкие метеоритные пылинки, возникшие при распаде «Фаэтона», вызывают свечение ночного неба благодаря отраженному солнечному излучению — зодиакальному свету. Когда метеоры влетают в земную атмосферу, они вспыхивают в виде «падающих звезд», испаряются и гаснут.

В то время как, согласно В. Г. Фесенкову, метеориты представляют собой конечный продукт развития своеобразных судеб планеты, академик О. Ю. Шмидт полагает, что планеты возникли из метеорной пылевой и газовой материи «холодным путем». Они развились из маленьких «зародышей» планет («планетезималей»).

О. Ю. Шмидт предположил, что сформировавшееся ранее и уже находившееся в его теперешнем состоянии Солнце захватило некогда и увлекло с собой облако холодной материи. При своем вращении вокруг галактического центра Солнце очутилось в одном из многочисленных темных облаков пыли и газа (в виде замерзших частиц Н₂О, СН₄, NH₃, CN и, кроме того, пылинок металлов и силикатов — короче говоря, в облаке «грязных снежинок»!). Это облако и стало «протопланетным».

Его составные части обращались вокруг Солнца, подобно маленьким спутникам, каждая сама по себе, по замкнутым эллиптическим орбитам различного протяжения. Первоначально эти орбиты были вытянуты по всем возможным направлениям, так что при движении расстояние каждой частицы от Солнца постоянно изменялось. Частицы поэтому часто сталкивались между собой. Эти столкновения были неупругими. Значительная часть кинетической энергии частиц переходила в тепловую энергию. Последняя могла свободно излучаться в пространство. Уменьшение кине­тической энергии благоприятствовало объединению более мелких частиц в более крупные. Так образовались все более растущие уплотнения, которые, в конце концов, силами тяготения, объединились в крупные.

Образование Луны началось одновременно с образованием Земли, продолжалось, однако, несколько дольше: из роя вращающихся вокруг Земли маленьких спутников возник ее теперешний большой спутник, увеличивший благодаря приливным взаимодействиям затем размеры своей орбиты. Рельеф Луны представляет собой результат лавовых извержений расплавленных радиоактивным «подогревом» материалов коры и столкновений с ней метеоритов различной величины, причем вулканические и метеоритные породы сплавлены друг с другом до неразличимости.

Согласно теории О. Ю. Шмидта, процесс роста планет за счет частиц приводит к определенному принципу, регулирующему расстояния между ними. Так, в качестве «закона планетарных расстояний» получается последовательность от Солнца, которая образуют арифметическую прогрессию. Правда, для внутренних и внешних планет О. Ю. Шмидт должен подставлять в свою формулу различные коэффициенты.

Различие свойств внутренних и внешних планет О. Ю. Шмидт объясняет различием условий их образования из протопланетного облака. Температура этого облака определялась притоком к нему солнечного излучения. В области орбитального движения самой внутренней планеты, Меркурия, это могло привести к раскаливанию зародыша планеты до 400° С. В районе траектории Земли частицы были нагреты примерно до 0° С, а в области внешних планет их температура составляла —100° С.

Теория О. Ю. Шмидта говорит, таким образом, о «холодном», а не «огненно-жидком» первоначальном состоянии планет. Но как же могут быть объяснены имеющиеся внутренние источники тепла внутри Земли? Объяснить их после открытия радиоактивности вполне возможно. Твердые пылевые частицы, из которых, согласно теории О.Ю. Шмидта, образовалась Земля, содержали определенную долю радиоактивных веществ. Пока они свободно носились в виде пылинок в протопланетном облаке, тепло, выделяемое при радиоактивном распаде, могло свободно рассеиваться в мировое пространство. Но как только радиоактивные частицы попали внутрь зародышей планет и, наконец, внутрь самих планет, свободное излучение в пространство стало невозможным. Благодаря накоплению теплоты, выделяющейся при радиоактивном распаде, стало возможным последующее нагревание Земли, первоначально возникшей в холодном состоянии.

Рис 4. Оболочка, ядро и внутреннее ядро Земли по наблюдениям распространения сейсмических волн (согласно Леману).

Метеориты и астероиды состоят, согласно теории О. Ю. Шмидта, из веществ, входивших в состав протопланетного облака. Поэтому средний состав Земли должен совпадать с непосредственно наблюдаемым средним составом тех метеорных тел, которые движутся в окрестности земной орбиты.

О. Ю. Шмидт и его сторонники оспаривают тем самым старую гипотезу о металлическом ядре Земли. Эта мысль, поддерживаемая академиком О. Ю. Шмидтом, получила благодаря работам, прежде всего У. Г. Рамзея дальнейшее развитие. По мнению Рамзея, различия в плотности и упругости слоев Земли на разных глубинах можно объяснить не столько различием их состава, сколько изменениями состояния вещества одного и того же состава. Так, например, пластичная глина под действием высокого давления в гидравлическом прессе может вдавливаться даже в закаленную сталь, в то время как хрупкий мрамор при таком же давлении становится пластичным и, подобно вязкой жидкости, прилегает к стенкам сосуда, в котором помещается подвергаемое действию давления вещество.

Возможно, что вещества, образующие внутренние слои Земли, при давлении в 1 миллион атмосфер переходят в состояние, подобное состоянию металлов (в плотную «металлическую» фазу). При этом, возможно, что объемы атомов, прежде всего водорода и кислорода благодаря перестройке электронных оболочек сильно уменьшаются и удельный вес веществ сильно возрастает.

Именно при таком давлении происходит переход электронов с внешних орбит на внутренние, вследствие чего уменьшаются радиусы атомов и изменяются некоторые свойства элементов: вещества, не проводящие электричество, становятся проводящими; полупроводники приближаются по своим свойствам к металлам. Так, обычные различия элементов претерпевают определенные «смещения»,— и благодаря этому удается совместить друг с другом предложенные до сих пор теории внутреннего строения Земли, которые до этого казались непримиримо противоречащими друг другу. Наблюдения над новым видом мутации — перемещения оси вращения Земли,— обнаруживающим 24-часовой период, говорят о жидкой природе внутренности Земли (вычисления М. С. Молоденского, наблюдения П. А. Попова).

Такие скачкообразные изменения состояний происходят только при определенных давлениях, которые могут быть достигнуты внутри не всех планет. По-видимому, в противоположность Венере внутри Марса столь высокие давления не достижимы. Поэтому Марс, подобно Луне, не имеет плотного ядра. Напротив, центральные области Юпитера и Сатурна (предполагается также Урана и Нептуна) состоят, может быть — при господствующих там условиях высоких давлений и низких температура— из водорода в «металлическом состоянии». Неправильность сферической формы Луны, как недавно показал Г. Юри, говорит как о подобном же строении, так и о «холодном» способе ее образования.

Возможно, что образование земной коры началось в то время, когда скопившееся внутри Земли радиоактивное тепло уже сильно раскалило внутренние слои. Под действием тяготения и физико-химических сил впоследствии началась перегруппировка слоев. Наиболее легкие и менее тугоплавкие магмы могли быть вытеснены давлением на поверхность и образовали земную кору. Радиоактивные материалы также могли обогатить кору. Итак, Земля определенно имеет и «тепловую историю», особенно благодаря различным способам освобождения энергии вследствие сжатия исходного вещества (гравитационное сжатие), выделению свободной энергии при образовании новых веществ (геохимические реакции), перераспределению веществ внутри Земли и, наконец, благодаря радиоактивности. Некоторые радиоактивные вещества не играют в истории Земли никакой роли — вследствие величины их времени полураспада, другие имеют существенное значение. Земля, возможно, имеет и «магнитную историю». Ибо токи, циркулирующие внутри Земли, в ее коре и в верхних слоях атмосферы, токи, влияющие друг на друга и являющиеся внутренней и внешней причиной земного магнетизма, испытывают как короткие, так и длительные периодические изменения по внутренним или внешним причинам. «Палеомагнитные» исследования излившихся и осадочных горных пород дают для этого увеличивающееся число данных.

При объяснении конкретной истории Земли используется при этом принцип модифицированного «актуализма», который рассматривает - согласно Ч. Лайеллю, - прошлое как измененное настоящее и, следовательно, признает непрерывную детерминированность геологических событий, понимая, однако, (в отличие от значительной степени механистической позиции Лайелля), что с возникновением новых объектов и осуществлением новых условий в игру могут вступить закономерности нового типа. Если актуализм понимается как простой «униформизм», то он не может быть удовлетворительно согласован с подлинной историей событий на Земле, таким образом, ему чужды элементы подлинного историзма.

Поэтому Мартин Гунтау правильно подчеркивает, что в геологической науке следует различать, с одной стороны, постоянно и, с другой стороны, изменчиво действующие причины и условия (не «законы», как их Гунтау называет по недоразумению) и что можно «точными исследованиями обстоятельств показать тесную связь между обеими этими сторонами». «Так, например, вероятно, во все времена геологической истории Земли существовало ее магнитное поле, действуя, однако, в различные промежутки времени по-разному (из-за перемещения магнитных полюсов). Радиоактивность — процесс, имеющий место всегда. Но в истории Земли он непрестанно изменяет ее химический состав».

Ценно также предложение Гунтау выделить «геологическую форму движения» материи. «Геологическая форма движения представляет собой результат взаимодействий физической, химической и биологической форм движения материи в определенной ограниченной во времени и пространстве области природы. Это — процессы изменения и развития малых небесных тел (планет, спутников) с остывшей поверхностью, протекающие вследствие их связей с центральной звездой, их взаимоотношений друг с другом, взаимодействий их отдельных оболочек и их субстанциональных и структурных частей».

Процесс преобразования Земли продолжается, несомненно, еще и сейчас. Верхние слои земной коры размываются водой и в конечном счете оседают снова па дно морей и океанов. Другие или те же слои выгибаются в складки. Новые порции раскаленной магмы изнутри Земли постоянно проникают в ее кору. Вздымаются и сглаживаются горы. И здесь все охвачено постоянным движением. Исходя из современных исследований — прежде всего исследований по распространению сейсмических колебаний,— нельзя сомневаться в отсутствии у Земли сплошного расплавленно-жидкого слоя, а скорее следует считать, что все тела при больших давле­ниях становятся «упруговязкими». Под поверхностными горными породами, богатыми кремниевой кислотой и образующими гранитную оболочку толщиной примерно 15 км, находится богатая железом базальтовая оболочка примерно такой же толщины. Следующий слой, слой оливина, простирается, вероятно, до глубины около 1000 км. Состоят ли более глубоко лежащие слои из оливина и железа, а ядро (на глубине приблизительно 2 900 км) из железа с никелем, углерода и других элементов или же только из более плотных модификаций веществ оболочек - этот вопрос является спорным. Возможно, что изменения состава комбинируются неизвестным пока образом с изменением структуры.

Против теории О. Ю. Шмидта были выдвинуты со стороны В. Г. Фесенкова и других многочисленные возражения. Оспаривается, прежде всего, механизм «захвата» первоначального облака и даже динамическая возможность такого захвата. Неясным остается также состав «протооблака»: как, согласно теории О. Ю. Шмидта, относятся друг к другу состав первоначального облака и состав метеоритов, наблюдаемых в настоящее время? Конечно, то, что в теории О. Ю. Шмидта не учтена эволюция Солнца, представляет собой явно слабую сторону его космогонической теории.

Возраст Земли оценивается как В. Г. Фесенковым, так и О. Ю. Шмидтом примерно не менее чем в 3,5 миллиарда лет и, во всяком случае, не больше 5 миллиардов. По обеим теориям, этот возраст по порядку величины согласуется с наибольшим возрастом, найденным у метеоритов. Чрезвычайно точную методику для определения возраста метеоритов развил Фриц Панет (1887—1958) .

Космическая среда и планетные атмосферы имеют восстановительный характер: отсюда следует импульс для разработки теории возникновения жизни в восстановленной (бескислородной) среде. Данные астрономии показали, что наша кислородная атмосфера - исключение, во всяком случае для Солнечной системы. Поэтому идея о возникновении жизни в примитивной бескислородной атмосфере, сходной по составу с атмосферами других планет или межзвездным газом (или с тем, и с другим), была воспринята как вполне естественная (одним из первых её выдвинул Дж. Бернал).

Философская значимость планетологии (и геологии) состоит в том, что она стремится решить проблему происхождения жизни, особенно разумной жизни, исходя из факта существования земной формы жизни. Она использует методы, данные и теории других наук (астрономии, астрофизики, космохимии, экзобиологии и др.), чтобы по возможности найти другие планеты, где существует неземной интеллект. Космические зонды (типа лунохода, марсохода и пр.) исследовали все планеты нашей солнечной системы за исключением отдаленного Плутона. «Хотя возможность того, что некоторые формы жизни могут существовать на Марсе может быть абсолютно исключена, и у нас не хватает данных о существовании жизни на удаленных планетах и их спутниках, - подчеркивает А. Азимов, - однако очевидно, что никакая интеллектуальная жизнь не существует на других планетах нашей Солнечной системы ».

В поисках внеземного интеллекта планетологи, астрофизики, астрономы и другие ученые других областей науки исследуют звездные системы, подобные нашей Солнечной системе. Они находятся так далеко, что планеты, которые могут быть обитаемыми слишком тусклы для наземных телескопов, чтобы их обнаружить. Астрономы с Альфы Центавра (если таковые там существуют) не могут видеть Землю, и даже обнаружить гиганта Юпитера, пользуясь теми же самыми телескопами, что используются на нашей земле. Однако инфракрасный спутник астрономии «IRAS» запущенный в 1981 году, обнаружил облака пыли вокруг отдельных звезд, включая яркую Вегу. Астрономы сделали заключение, что такие облака пыли являются материалом для создания планет. Или остатками завершившегося процесса создания планеты. Межпланетное пространство нашей собственной Солнечной системы заполнено пылью, часть которой видна в зодиакальном свете. Она представляется в виде полосы слабого света вдоль траектории Солнца, образованная отражением солнечного света от пылинок. Чтобы увидеть её необходимо провести темную ночь вдали от города; но подобное явление в других звездных системах так просто не увидишь. Только 94-х кратный космический телескоп Хаббл, установленный на космическом корабле многоразового использования Шаттл (НАСА) может иметь разрешающую способность, позволяющую различить планеты, которые движутся вокруг звезд (М. Клейн, Т. ван Хорн, Г. Бенфорд).

Пока остается довольствоваться научной теорией и логическими выводами: астрофизическая теория утверждает, что возможно существование звезд, имеющих планетарные системы. Действительно, наблюдения некоторых из наиболее близких звезд показывают, что их траектории немного колеблются при движении через космическое пространство, совершая петлеобразные движения, как будто что-то невидимое воздействует на них. В качестве этих невидимых объектов могут выступать планеты: не случайно подчеркивается гипотетическая возможность существования планет. Ведь астрономы осторожны в своих выводах, когда называют невидимые объекты темными спутниками. Из сорока самых близких к Солнцу звезд, четыре предположительно имеют темных спутников. Другие одиннадцать - двойные и тройные звезды, что делает затруднительным определение присутствия или отсутствия темных спутников. Из пяти самых близких звезд, тройная Альфа Центавра, звезда Барнарда и звезда Лаланда 211815 могут иметь темных спутников, двойная звезда Сириус и Волк 359 одиноки.

Имеется еще один довод в пользу того, что многие звезды имеют планеты: Солнце вращается вокруг оси очень медленно, но многие звезды вращаются в сотни раз быстрее. Астрофизики вычислили, что хотя Солнце возможно сначала вращалось довольно быстро, вращение могло быть замедленно процессами, формирующими планеты, и торможением солнечного ветра. Быстро вращающиеся звезды, возможно, не имеют никаких планет или слишком молоды для планетарных систем, которые не доступны нашим наблюдениям. В начале 90-х годов нашего столетия российскими и американскими астрономами открыты планеты у двух пульсаров (нейтронных звезд). И хотя на них не может существовать жизнь в земной форме, не исключена жизнь, чьим субстратом являются элементарные частицы, что не противоречит законам природы и что предполагает функциональное определение жизни.

Необходимо иметь ввиду, то немаловажное обстоятельство, что даже если все звезды нашей Галактики имеют планеты, это еще не означает существования на каждой планете жизни или интеллекта. В качестве примера можно привести условия, без которых не смогла бы просто возникнуть жизнь на Земле. Потребовалось почти 5 миллиардов лет для того, чтобы на ней появился интеллект: в течение всего этого времени Солнце оставалось энергетически устойчивым и наша планета осталась на равновесной орбите относительно Солнца. Если бы излучаемая Солнцем энергия колебалась, если бы солнце внезапно стало ярче или тусклее, то жизнь на Земле исчезла бы. Кроме того, наша жизнь зависит от наличия на планете воды и всего несколько процентов изменения в потоке солнечной энергии могло бы заморозить океаны или заставить их кипеть.

Солнце на протяжении 5 миллиардов лет оставалось устойчивым и еще столько же будет таковым. Не все звезды характеризуются такой устойчивостью. Изначальное эмпирическое правило говорит о том, что неправомерно, основываясь на нашем собственном примере, делать вывод об отсутствии жизни на планетах, вращающихся вокруг звезд с возрастом менее 5 миллиардов лет. Теоретические и эмпирические данные свидетельствуют о том, что жизнь, в том числе и разумная, может существовать в самых необычных формах, и очевидно планетология во взаимодействии с другими науками сможет обнаружить ее в будущем.

Жизнь – форма движения материи, высшая по отношению к физической и химической формам, обладающая рядом специфических особенностей. Основные черты жизни выражены в определении Ф. Энгельса «Жизнь есть способ существования белковых тел, существенным моментом которого является постоянный обмен веществ с окружающей их внешней природой».

Проблемы происхождения жизни являются предметом многих наук.

Немалую роль геология играет в исследовании истории жизни – она на основании палеонтологических находок дала большое количество данных о жизни за последние полмиллиарда лет. Хотя палеонтологическая летопись даже в этот период очень неполна, все же успехи палеонтологии привели к тому, что основные усилия были сконцентрированы на изучении истории жизни за последние полмиллиарда лет ее развития. Геологические данные о времени, к которому относят возникновение жизни (не менее 3 млрд. лет назад), крайне фрагментарны по сравнению с данными о более поздних временах. Факт остается фактом – о поздних этапах развития жизни геология обладает гораздо большей информацией, чем о ранних и о предполагаемом периоде перехода от неживого к живому.

Помимо такой неравномерности распределения геологических данных, изучению эволюции и происхождения жизни на земле нередко мешает влияние библейских стереотипов о творении мира. М. Руммен подчеркивал: «Геологи пытаясь преодолеть этот барьер догмы на пути научного поиска, естественно, сконцентрировали усилия на самом бесспорном и доказательном участке – на изучении эволюции живого в последние полмиллиарда лет. Этому выбору способствовало также то обстоятельство, что научные данные об эволюции живых существ нередко удается более или менее примирить с наиболее популярной церковной догмой, но только если касается происхождения жизни, если отодвинуть его к какому-то туманному началу, к некоему «спонтанному зарождению». Когда же теория эволюции выступает в союзе со всеобъемлющей теорией, гласящей, что естественные процессы управляли и управляют не только эволюцией живого, но и его происхождением, сопротивление верующих значительно возрастает. Первый вариант оставляет возможность, молча соглашаясь с теорией эволюции, считать что законы эволюции все таки начали действовать лишь после акта творения. Участвуя в дискурсах после публичных лекций, я понял, что часто верующий человек идет на компромисс: в вопросе о возникновении жизни верит Библии, но соглашается с представлением об эволюции однажды сотворенной жизни, уступая палеонтологическим доказательствам».

Геологическую историю земли и историю возникновения и развития жизни на Земле изучает историческая геология. Основными документами исторической геологии, в которых записаны все события прошлого, являются горные породы и остатки организмов, в них заключенные. Земная кора – это каменная летопись Земли.

Обширные геологические материалы говорят об определенном этапе истории нашей планеты, когда возникли процессы почвообразования на выступах суши, когда отлагались массы мелкозема в древнейших бассейнах, когда начали отлагаться микробиологическим и химическим путем известковые илы, гидрозакиси железа, сульфиды железа и других металлов в восстановительных условиях, т.е. при отсутствии в атмосфере и водах запасов свободного кислорода.

Общеизвестно, что перевод из бикарбонатов в карбонаты закисных соединений всегда сопровождается выделением свободной энергии. Поэтому естественно представить себе, что древнейшие формы жизни использовали для своей жизнедеятельности ту или иную экзотермическую реакцию с выделением энергии. Таким образом, создается впечатление, что древнейшими формами жизни являлись автотрофные организмы, т.е. такие, которые не требуют готовых органических соединений и способны довольствоваться лишь углекислотой и перерабатываемыми ими минеральными веществами земной коры.

Возникновение жизни произошло, несомненно, сразу же как только температура в водных бассейнах или на смежных выступах суши снизилась до пределов, допускающих сохранность белковых веществ. Идеи А.И. Опарина в отношении абсолютной эволюции углеродных соединений на основе синтеза из первичных газовых компонентов атмосферы при наличии паров воды или воды в жидкой фазе не встречают возражений ни со стороны биохимиков, но со стороны геологов.

Всюду и везде, где на Земле проявляется жизнь, идет преобразование веществ под влиянием энергии, выделяемой внутри организмов или получаемой ими извне. В первом случае происходит превращение одних минеральных веществ или органических в другие, причем выделяется тепловая или химическая энергия, используемая для роста и размножения. Во втором случае организм располагает хлоропластом, который задерживает энергию, поступающую извне.

Вещество земной коры и геохимические процессы, включая химическую эволюцию углеродных соединений, неуклонно и необратимо вели к возникновению жизни.

Важнейшим аспектом химических процессов является вода, которая служит и важнейшим компонентом живого вещества биосферы. Граница соприкосновения скальной горной породы с водой, содержащей в растворе углекислоту, кислород воздуха и азот, является местом взаимодействия между важнейшими компонентами биосферы. Здесь развиваются соответствующие реакции. Включение сюда же органических кислот или кислоты минерального происхождения усиливает воздействие таких сред на вещество скальной породы, и оно разрушается.

О присутствии почвенного покрова на выступах суши в геологическом прошлом, если не сохранились сами почвы или вообще кора выветривания горных пород в зоне контакта с атмосферой, могут говорить массы обломочного материала наземного происхождения, снесенных водами в бассейны и превращение затем в те или иные скальные агенты. Чистота их сортировки, однородность формы частиц и характерный минеральный состав могут служить признаками активного хода процессов почвообразования на суше.

Поскольку преобразование многих минеральных веществ в биосфере происходит с выделением свободной энергии, то в почвенных условиях эта энергия поддерживает жизнедеятельность многих организмов. В далеком геологическом прошлом в особых физико-химических условиях именно эта обстановка могла быть наиболее подходящей для возникновения примитивных форм жизни и их развития.

Вообще ситуация с исследованием истоков жизни методом геологии парадоксальна в том смысле, что имеется возможность изучать развитие живой природы на нашей планете, имея на руках данные палеонтологической истории, и одновременно исследовать происхождение жизни на основе весьма скудных данных. Значительно больше для выяснения проблемы происхождения жизни дают такие науки, как химия глубокого холода, молекулярная биология, космохимия, спектральный анализ, компьютерное моделирование и др.