Реферат: Возникновение оболочек небесных тел

Паршаков Евгений Афанасьевич

Сначала силикатное ядро ледяных планет и спутников было небольшим, можно даже сказать - крошечным. Но по мере роста ледяной планеты и разогрева ее недр ядро все увеличивалось. При этом увеличивались и ледяная оболочка, и осадочный слой, но рост силикатного ядра и ледяной оболочки происходил быстрее, чем рост наружного слоя. Наконец, масса ледяной планеты достигает такой величины, что в центре силикатного ядра, в результате повышения температуры, тепла становится достаточно, чтобы растопить сохранившийся отчасти там водный лед. Жидкая вода начинает постепенно накапливаться в центре силикатного ядра. Ее температура постепенно, по мере дальнейшего увеличения массы и размеров ледяной планеты, растет, и при достижении определенной температуры вода начинает закипать и частично превращается в водяной пар, переходя из жидкого в газообразное агрегатное состояние.

Затем повторяется такая же картина, которая имела место в развитии планеты раньше, при участии углекислоты. Водяной пар, создав в центре ледяной планеты повышенное давление при кипении воды, начинает вместе с горячей водой через поры силикатных пород проникать от центра силикатного ядра на его периферию. Удаляясь в виде восходящего потока от горячего центра недр планеты, пароводяная смесь постепенно охлаждается, и, охладившись на определенную величину, превращается в жидкую воду. Жидкая вода, перемещаясь и еще более охладившись в более холодных породах, начинает растекаться в стороны от потока, а затем стекать вниз, к центру силикатного ядра. Здесь вода снова закипает, превращаясь частично в газообразное состояние и горячая паро-водяная смесь снова начинает пробиваться через силикатные породы вверх до определенного уровня.

И так продолжается много-много раз, на протяжении миллиардов лет. А в верхних слоях планеты точно так же продолжает циркулировать углекислота, все более и более увеличивая силикатное ядро путем его наращивания на его границе с ледяной оболочкой.

Вода, перемещаясь то вверх, в паро-водяном состоянии, то вниз, в жидком состоянии, не двигается порожняком, а, как и углекислота, транспортирует в обеих направлениях вещества разных пород, осуществляя в силикатном ядре дифференциацию глубинного вещества на слои с различным химическим составом и плотностью. Вниз вода транспортирует одни, как правило, более тяжелые породы, особенно те из них, которые имеют свойство растворяться в жидкой воде. А наверх вода (и пар) транспортирует в основном более легкие породы, особенно те, которые обладают свойством растворяться в парообраз ном виде.

В результате этого подземного кругооборота воды силикатное ядро расслаивается на три сферы. В центре планеты возникает небольшое ядро, состоящее из наиболее плотных пород, преимущественно типа базальтов с большой примесью металлов и их соединений. А вокруг базальтового ядра возникает также сначала небольшая оболочка из более лёгких (менее плотных) силикатных пород типа гранитов. Сверху же гранитного слоя остаются силикатные обезвоженные, хотя и не полностью, породы (см. рис.3).

По мере дальнейшего увеличения планеты (спутника), которое происходит главным образом во время галактичес ких зим, базальтовое ядро и гранитная оболочка все более и более увеличиваются за счет дифференциации силикатной оболочки водой и водяным паром. Но силикатная оболочка не исчезает, поскольку она, сокращаясь внизу, от центра, вследствие кругооборота воды в центральной части планеты, в то же самое время наращивается сверху, снаружи, вследствие кругооборота углекислоты на периферии планеты.

Если раньше, на первом этапе существования небесного тела вещество состояло из недифференциро ванных космических осадков, и если на следующем этапе вещество ледяной планеты состояло из трех оболочек: силикатного ядра, ледяной оболочки и слоя осадочных пород, то теперь планетное вещество состоит уже из пяти оболочек, в центре планеты находится базальтовое ядро, затем располага ются гранитная, силикатная и ледяная оболочки, а снаружи расположена оболочка из космических осадков.

По мере роста планеты происходит увеличение массы вещества во всех оболочках ледяной планеты, но базальтовое ядро растет быстрее всего. Ведь все другие оболочки с одной стороны - изнутри размываются, а с другой стороны - снаружи наращиваются. И что они теряют изнутри, они приобретают снаружи. Они как бы постепенно передвигаются от центра на периферию. А базальтовое ядро только наращивается сверху, на границе с гранитными породами.

На определенном этапе роста и геологического развития ледяной планеты, по мере увеличения в центре планеты температуры, плотности и давления, в чрезмерно выросшем базальтовом ядре начинается новый кругооборот нового рабочего вещества, более тугоплавкого и более тяжелого, чем углекислота и вода. По мнению советских исследователей С. И. Григорьева и М. Т. Емцова, этим рабочим веществом может быть сера. Если это так, то именно с участием серы начинается новый этап дифференциации глубинного вещества. Сера, растопившись при нагреве, а затем и закипая, начинает, подобно углекислоте и воде, циркулировать вверх-вниз, то закипая и превращаясь в газово-жидкую серную смесь в центре базальтового ядра, то охлаждаясь на его периферии и стекая вниз. При этом сера так же, как и углекислота и вода, начинает транспортировать базальтовые породы, расслаивая их на более тяжелые (плотные), которые отлагаются в центре, и на более легкие, которые располагаются между новым плотным ядром и базальтовой оболочкой.

Таким образом, на новом этапе геологического развития планеты, последняя состоит уже из семи сфер, или оболочек. Но, как известно, вещество современных планет земной группы состоит из большего числа слоев: твердого центрального ядра, большого жидкого ядра, нижней, средней и верхней мантии, базальтовой и гранитной оболочек и слоя осадочных пород.

Отсюда можно сделать два вывода. Во-первых, в больших планетах после расслоения базальтового ядра при участии серы (или другого рабочего вещества) и возникновении в нем двух новых сфер, происходит еще одно (или несколько), новое расслоение, либо при участии четвертого рабочего вещества (быть может, свинца, цинка или ртути), либо вследствие расплава в центре планеты пород под воздействием высокой температуры. Во-вторых, в некоторых планетах и спутниках земного типа происходит таяние ледяной оболочки и, вследствие этого, оседание слоя космических осадков на дно образовавшейся гидросферы, в результате чего слой осадочных пород объединяется в единый слой с силикатной оболочкой. Хотя более вероятно, что сначала на некоторых далеких от Солнца планетах и спутниках произошло полное исчезнове ние посредством дифференциации слоя осадков, а затем уже таяние ледяной оболочки и ее полное или частичное выпаривание в межпланетное пространство (Ио, Европа, Тритон, Уран, Нептун).

В результате сложились, если не считать планеты-гиганты, внутреннее строение которых неизвестно, две группы планет, резко отличающиеся друг от друга по своему строению (и плотности). В силикатных планетах и спутниках выше гранитного слоя расположен слой осадочных пород, а на Земле еще и гидросфера. А в ледяных планетах и спутниках (Плутон, Ганимед, Каллисто, Титан и др.) снаружи гранитного слоя расположена оболочка недифференцированных обезвоженных силикатов, затем ледяная оболочка и, наконец, слой осадков (грязный рыхлый снег).

Как известно, наружные оболочки планет - осадочные породы, граниты, базальты - составляют литосферу. К ней же обычно относят и верхнюю мантию. На силикатных планетах и спутниках литосфера имеет небольшую толщину, порядка 100-300 км. На ледяных планетах и спутниках все обстоит иначе. Литосфера там мощная, протяженная, ведь к литосфере на этих планетах и спутниках относятся и ледяная оболочка, и силикатная, и оболочка космических осадков. Если на силикатных планетах литосфера составляет меньшую часть их толщи, то на ледяных, наоборот, большую часть. Возможно, на некоторых планетах и спутниках литосфера занимает промежуточное положение, например, на Ганимеде и Каллисто.