Айзек Азимов - Загадки мироздания

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.

А вот внутренняя группа малых планет полностью утратила свою первоначальную атмосферу. Свободный водород и инертные газы улетучились навсегда. Часть молекул воды, аммиака, метана и водорода осталась на планетах только за счет удержания слабыми химическими связями с твердой корой.

Но процесс образования полноценных планет из древних малых планет продолжался — планеты увеличивались и их гравитационные поля — тоже. Внутренние ядра планет нагревались, молекулы газов высвобождались из химических соединений и устремлялись наружу, вылетая на поверхность под действием внутреннего давления или в результате вулканической деятельности. Меркурий так и не увеличился до достаточных размеров, чтобы удерживать эти газы в условиях непрекращающегося нагревания со стороны близко расположенного к нему Солнца. Из-за малого размера и слабого гравитационного поля он и сейчас практически лишен атмосферы.

Другие близкие к Солнцу планеты — Венера, Земля и Марс — увеличились в размерах больше, чем Меркурий, и при этом сохраняли менее высокую температуру, так что им удалось удержать часть газов при себе. Сравнительно небольшой Марс удержал лишь тонкий слой атмосферы, Земля и Венера смогли сохранить больше. Молекулы аммиака, метана и водорода окутали Венеру, Землю и Марс тонким слоем «вторичной атмосферы», восстановительной по своим химическим свойствам.

Из недр планет вырвалась наружу и вода. Некоторое количество ее так и осталось в газообразном виде в атмосфере, но большая часть все же сконденсировалась в жидкость. На Земле медленно образовывались огромные океаны, но на Венере, которая меньше и горячее Земли, и воды осталось явно меньше, а на совсем небольшом Марсе — еще меньше.

Именно в условиях восстановительной атмосферы и зародилась жизнь. Более того, именно такая атмосфера и является обязательным условием для зарождения жизни (см. главу 9). Для того чтобы жизнь могла зародиться, сначала должны были сформироваться сложные молекулы, состоящие в основном из атомов водорода и углерода. Если бы атмосфера тогда была бы насыщена, как сейчас, свободным кислородом, то эти молекулы не смогли бы сформироваться.

Кроме того, такие молекулы могли образоваться только за счет энергетически насыщенного ультрафиолетового излучения Солнца, которое без помех обрушивалось на древнюю атмосферу и океан. Если бы в атмосфере содержался кислород, он отразил бы ультрафиолет и океан не получил бы необходимой энергии.