Разгадка тайны солнечной системы

Солнечная система хранит еще много тайн. Известно много гипотез возникновения Солнечной системы. Среди них наиболее известны гипотезы Э.Канта, П.Лапласа; А. Камерона, Х.Альвена и Г.Аррениуса [1]; О.Шмидта; В. Сафронова [2], и многие другие. В настоящее время наиболее популярна гипотеза «большого отклонения» Г. Лафлина [3]. Однако в каждой из них обнаруживается ряд противоречий. На начало 2018 г. нет единой гипотезы, соответствующей наблюдениям и полностью принятой научным сообществом. Во всех гипотезах утвердилась общая версия о возникновении планет земной группы во внутренней области Солнечной системы. Однако космический зонд «Генезис» выявил, что изотопный состав солнечного ветра, полностью совпадая с изотопным составом Юпитера, резко отличается от изотопного состава планет земной группы [4].

Из почти 10 тыс. выявленных экзопланетных систем, только несколько кое в чем похожи на Солнечную систему. Но и они во многом отличаются от нее. Почти все экзо планеты расположены

Доклады независимых авторов 2018 выпуск 42 на очень близком расстоянии от своих звезд. Это делает маловероятным выявление дополнительных планет еще ближе до звезды. [5]. Все наблюдаемые планеты – это или тяжелые Нептуны с массами до 0,2 Мj (масс Юпитера), или сверх Земли с массами от 1,75 до 7 масс Земли, или газовые гиганты типа Юпитера с массой до 13Мj. Почему же Солнечная система так разительно отличается от всех экзо планетных систем? Каков же механизм образования планет Солнечной системы? Напомним известные факты и результаты последних исследований.

Химический анализ лунных образцов показал, что Луна сформировалась из поверхностного материала Земли. Предполагается, что он был выброшен на орбиту вследствие столкновения Земли с другой планетой.

Это подтверждается химическим анализом лунных образцов. Так, состав реголита Луны полностью идентичен земному. I6I. Полностью идентичны такие элементы, как W и Тi, а также вода. Одинаково и соотношение изотопов кислорода. Значит они находились на одинаковом расстоянии от Солнца. I7I. Может Луна действительно образовалась из Земли после ударной катастрофы? Но этому противоречит отсутствие на Луне следов изотопного фракционирования, происходящего при ударном испарении. К тому же на Луне меньше Fe,Na, K,Zn, Pb и других элементов.Значит Луна образовалась не из Земли? Как объяснить отличие изотопов планет Земной группы от состава Солнечного ветра? Значит ли это, что они образовались из другого источника, чем Солнце и газовые планеты?

По изотопам вольфрама на Земле были обнаружены базальтовые траппы возрастом около 4,5 млн. лет, сохранившиеся со времен раннего периода формирования Земли [8]. Но как они успели образоваться так рано? Ранняя бомбардировка Марса астероидами связана с историей бомбардировки всей внутренней Солнечной системы. Возраст самой большой ударной впадины Borealis оценивается также в 4,5 млрд. лет, а двух других- Argyre и Isidis, в 3,8-4,1 млрд. лет. Это подтверждает, что в молодой Солнечной системе произошли две тяжелые бомбардировки астероидами: ранняя и поздняя. Перерыв в бомбардировке поверхности Марса составляет не менее 400 млн. лет. Марс резко отличается от Земли по изотопам кислорода. Красный цвет Марса создается окисью железа Fe2O3. Она возникает при резком повышении температуры от ударов по базальтам, в присутствии кислорода. Это подтверждает, что на раннем Марсе тоже была вода [9].

Сведений о ранней бомбардировке имеется крайне мало. Известно только, что в это время произошло внезапное почти полное расплавление поверхности многих мелких тел Солнечной системы по не установленной точно причине. Земля обеднена карбонатами, щелочными и легкоплавкими металлами. Все планеты Земной группы сформировались из вещества, обедненного газовыми составляющими. Не решен вопрос об источнике воды на Земле, Церере и других телах. Считается, что она занесена астероидами и кометами. Но имеющиеся на Земле и Церере запасы воды, делают эти предположения не реальными [10]. Кроме того выявлено, что изотопный состав воды комет не соответствует изотопному составу воды Земли. Как же появилась вода на Земле и других телах?

Общепризнано, что внутреннее ядро Земли сформировалось около миллиарда лет назад, когда железный самородок спонтанно начал кристаллизоваться внутри шара из жидкого металла в центре планеты. Однако исследования американских и японских ученых выявили в жидкой части ядра крупный твердый кусок железа. Как мог крупный твердый осколок, сформировавшийся в мантии планеты, утонуть затем в ядре? [11].

Содержание летучего калия в породах Меркурия противоречит «ударным» версиям его происхождения. Содержание калия, тора и урана у планет земной группы соответствует их концентрации в метеоритах-хондритах. Это подтверждает то, что они «слеплены из одного теста» [12]. Минералогический состав большинства выпадающих на Землю метеоритов свидетельствует о том, что они сформировались в недрах достаточно крупных тел с размерами выше сотни километров. [13]. В некоторых метеоритах обнаруживаются зерна алмаза, корунда, нитрида кремния, которые старше Солнечной системы. Их аномальный изотопный состав нельзя объяснить происхождением в Солнечной системе.[14]. На астероиде 2008 ТС3 были обнаружены мелкие алмазные зерна, которые могли образоваться только при сверхвысоких давлениях внутри крупной планеты. [15]. Все указанные и другие противоречия ставят серьезные проблемы перед всеми гипотезами образования планет земной группы.

Нет объяснений и по ряду явлений на других планетах Солнечной системы. Почему, например Уран лежит на боку, а его экваториальная часть холоднее, чем полюсная? Почему у Урана и

Нептуна такое необычное магнитное поле? Почему у них практически одинаков сидерический период вращения? Почему у Нептуна так мало спутников? Как образовался его спутник Тритон, вращающийся по круговой орбите в обратном направлении? В настоящее время сложилось единое научное мнение о невозможности построения удовлетворительной модели создания планет Солнечной системы, прибегая к гипотезе об уникальных космических катастрофах. Однако еще Альвен и Аррениус, отмечали: «Есть основания полагать, что к образованию Солнечной системы привел ряд драматических событий между 4 и 5 миллиардами лет назад" [1]. Рассмотрев имеющиеся данные и материалы наблюдений, мы предлагаем к рассмотрению новую катастрофическую гипотезу образования ряда планет и тел Солнечной системы.

2.    Теоретические основы

Считаем, что образование планет в Солнечной системе вначале ничем не отличалась от образования планет в наблюдаемых экзо планетных системах. В газопылевом протопланетном облаке одновременно было образовано некоторое количество очагов сгущения. В них на конкурентной основе росли Солнце и в непосредственной близости от него Юпитер, Сатурн, Нептун и некоторое количество более мелких сгущений. Солнце значительно опередило в наборе массы и в развитии всех конкурентов. К концу стадии Т-Тельца, (~4,5 млрд. лет назад), оно почти полностью прошло стадию сгорания дейтерия, и имела повышенную светимость. По модели Браунли-Кокса [16] радиус Солнца в это время составлял до 16 радиусов современного Солнца, т.е. мог достигать 11 млн. км. Температура поверхности Солнца достигала по разным источникам от 6000 до 50000 градусов. Радиус прото Юпитера был больше нынешнего в 2 раза. Предполагаем, что он в это время располагался от Солнца на минимальном расстоянии, допустимом пределами Роша Солнца и самого Юпитера.

Установлено, что вблизи Солнечной системы в это время произошел взрыв сверхновой. Предполагаем, что возникший космический ураган разогнал бродячую планету (назовем ее Тея) и вбросил ее, во время перигелия прото Юпитера, между ним и Солнцем, напротив их вращения. Уникальность этого совпадения времени и места катастрофы, при минимальной близости между прото Юпитером и Солнцем, является, по нашему мнению, причиной уникальности развития самой Солнечной системы.

Предположительно, планета Тея прошла дифференциацию и имела массу 1025-1026 кг. Она имела ледовитый водяной океан и полностью обледенела, бродя по просторам Вселенной. Попав в экстремальные условия, обледенелая поверхность Теи и часть океана мгновенно испарились, создав огромное газопаровое облако. Сама Тея была разорвана под совместным действием противоположных разрывных приливных сил Солнца и Юпитера, их электромагнитных полей, под давлением солнечного ветра, образованного пара и сверх высокой температуры. Образовалось несколько крупных и огромное количество мелких осколков, часть из которых упала на Солнце и Юпитер. Возник сильнейший космический ураган. Момент импульса был передан всем телам Солнечной системы и они, в том числе Юпитер, стали удаляться от Солнца. Многие из них обогатились паром, водой и льдом Теи. Много мелких тел было мгновенно расплавлено, но так как ураган быстро унес их от Солнца, то внутренние части многих крупных осколков остались холодными. Стеклообразное строение многих метеоритов хондритов указывает, что они были резко нагреты, расплавились и быстро остыли.

Считаем, что Земля образовалась из самого крупного осколка катастрофы, состоявшего из коры с ледяным океаном, части мантии, и части ядра Теи. При разрыве кусок твердой мантии Теи вклинился в ядро и стал в будущем центром кристаллизации, а часть так и застряла в жидком внешнем ядре Земли. Будущая Луна отлетела при разрыве недалеко от Земли, и, попав под ее притяжение, стала впоследствии ее спутником. Она получила небольшое ядро и небольшую часть ледовой мантии. Венера получила часть коры с океаном, часть мантии, и небольшую часть ядра. Но при разрыве она перевернулась на 180 градусов, потеряла момент импульса, и теперь медленно вращается как бы «стоя на голове». В связи с этим, у нее нет магнитного поля, и создались специфические условия развития, создавшие парниковый климат и сильную вулканическую деятельность. Марсу досталась часть ледовитого океана с подводной корой, богатой базальтами, большой кусок прибрежной коры с реками и озерами, часть мантии, и небольшой осколок ядра. Отличие подводной коры от материковой и объясняет отличие Марса от других планет земной группы.

Меркурий образовался из крупной части ядра и небольшой части мантии с малым количеством льда. В нем сохранилось много летучего калия, что не могло быть при ударной версии, но вполне возможно при разрыве, при котором внутренние слои не успели разогреться. Часть ледовитого океана с частью подледной мантии достались Церере. Этим объясняются огромные запасы воды на ней. Все зачатки планет земной группы и крупных астероидов растянулись цепью между Солнцем и удаляющимся Юпитером. При своем движении от Солнца он сдвигал и Сатурн и Нептун. Вокруг каждого крупного осколка образовалось облако газа, пыли, метеоритов и мелких астероидов, давшее рост планетам и зачаткам вокруг них спутников.

Сходство между всеми планетами земной группы теперь просто объясняется происхождением из одного тела Теи. А так как она прошла дифференциацию, то ее состав был очень разнообразен. Этим можно объяснить имеющиеся отличия в химическом и изотопном составе планет земной группы, метеоритов и астероидов друг от друга. Под влиянием собственной силы тяжести крупные осколки катастрофы приняли со временем сферическую форму. Все эти события произошли около 4,5 миллиардов лет назад и известны под названием ранняя бомбардировка астероидами.

Многие из мелких тел, получив огромный момент импульса, заполнили пояс Койпера и облако Оорта. Предлагаемая нами гипотеза решает все вышеперечисленные противоречия.

Вторая сильнейшая катастрофа в Солнечной системе произошла около 4 млрд. лет назад. Она случилась, когда под действием взрыва сверхновой, бродячая планета вновь ворвалась в Солнечную систему. Предполагаем, что ее масса была ~(1024-1025) кг, плотность ~4 г/см3. Разбросав по дороге множество тел пояса Койпера и спутников прото Нептуна, она врезалась в него по касательной. (Рис. 1). Разбив прото Нептун почти пополам, и раздробив ядро, «ударник» (1) отлетел в сторону Юпитера, и был отброшен им в область рассеянного диска или за пределы Солнечной системы. Самый крупный осколок с большей частью ядра (2) отлетел в сторону. Из него впоследствии образовался нынешний Нептун.(3). Меньший осколок с небольшой частью ядра свалился на бок так, что ось вращения наклонилась на ~98°. Из него впоследствии образовался нынешний Уран. (4). Небольшая часть ядра с небольшим куском мантии (5) отлетела недалеко от Нептуна, перевернувшись на 180 градусов, и превратилась в его спутника Тритона. Этим можно объяснить и его круговую орбиту, и обратное вращение, и повышенную плотность. Так называемая «дынная корка» на поверхности Тритона является поверхностью неоднократно переплавлявшейся разбитой части ядра прото Нептуна. Из осколков (6) катастрофы образовалось много комет и астероидов, обрушившихся на Юпитер, Сатурн, планеты земной группы и их спутники. Многие кометы и астероиды пополнили пояс Койпера и облако Оорта. Эта катастрофа, известная как поздняя тяжелая бомбардировка, длилась много миллионов лет.

У Нептуна, Урана и Тритона оказалось достаточно массы, чтобы присоединить много мелких тел и принять постепенно сферическую форму. Сравнив разрезы Нептуна и Урана, можно убедиться, что у них приближенная зеркальная симметрия. Ось вращения прото Нептуна на Уране превратилась в экватор, а бывший экватор прото Нептуна стал осью вращения Урана. Магнитный диполь прото Нептуна был разорван при катастрофе на отдельные части. Этим можно объяснить странные асимметричные магнитные поля Нептуна и Урана и признаки слабого магнитного поля на Тритоне. Перевернувшись на 98°, бывшая холодная полюсная часть прото Нептуна на Уране стала экваториальной, а теплая экваториальная часть – полюсной. Этим можно объяснить загадку обращения Урана вокруг Солнца, лежа на боку, и низкой температуры на стороне Урана, обращенной теперь к Солнцу. Запаса тепла, полученного экваториальной стороной прото Нептуна хватает, чтобы она, ставшая полюсной на Уране, до настоящего времени теплее, чем обогреваемая Солнцем экваториальная часть. То есть, вопреки официальной версии, никакого перераспределения энергии на Уране не происходит.

Происхождение из одного общего тела объясняет сходство химического состава Нептуна и Урана, а также причину их одинакового периода вращения. Получив от удара огромный момент импульса, Уран понесся в сторону Солнца, одновременно увеличивая скорость обращения. Пройдя большое расстояние (почти 2 млрд. км) на высокой скорости он остыл и стал самым холодным телом в С.С. Разогнанные «ударником» бывшие спутники прото Нептуна, получившие также большой момент импульса, присоединились к Урану. Их орбиты остались прежними, как были у прото Нептуна, поэтому теперь они расположены так странно, под углом 90° по отношению к оси вращения Урана.

С Нептуном остался только Тритон, и «верные троянцы» в точках Лагранжа L4 и L5. В отличие от части, ставшей впоследствии Ураном, другая половина, ставшая Нептуном, почти не получила добавки момента импульса, так как удар произошел по касательной в другую сторону. Потеряв почти половину массы, Нептун снизил скорость обращения и был вынужден удаляться от Солнца. Потеря скорости позволила ему сохранить часть своего тепла до настоящего времени, и остаться более теплым, чем Уран. Контрастная разница температур между холодной и теплой сторонами Нептуна, вызывает на нем сильнейшие ветры в С.С.

Рис.1. Схема второй (поздней) катастрофы в Солнечной системе

1. Планета «ударник». 2. Планета прото Нептун в момент удара. 3. Планета Нептун после удара. 4. Часть прото Нептуна-Уран после удара. 5. Осколок прото Нептуна Тритон после удара. 6. Осколки катастрофы: кометы и астероиды. Условные обозначения: МО -магнитная ось, ОВ - ось вращения, ЭКВ – экватор, УД - условные диаметры тел после восстановления сферической формы

3.    Прогноз

• а)    На всех планетах земной группы и многих астероидах будут обнаружены фрагменты древней Теи, или аномалии, возрастом более 4,5 млрд. лет.

• б)    На Тритоне на границе поверхности «дынной корки», в «уступах» будут обнаружены фрагменты, или аномалии, возрастом ~4 млрд. лет.

• в)    На Церере под ледяным покровом найдут твердый аммиак, принадлежавший Тее.

• г)    В экзо системе 47 Ursae Majоris, будут обнаружены не только двойник Земли, как прогнозируют многие ученые, но еще несколько планет земной группы и пояс астероидов. Это будет свидетельствовать о том, что механизм возникновения планет земной группы в экзо системах, подобных Солнечной системе, хотя и уникален, но не единственен.