Желательно смотреть с разрешением 1280 Х 800

Сканировал Игорь Степикин

ТРИБУНА СМЕЛЫХ ГИПОТЕЗ

НЕФТЬ В СОЛНЕЧНОЙ СИСТЕМЕ?
Алина ЛИХАЧЕВА, кандидат физико-математических наук

«...Странным был этот заброшенный в пространстве, удаленный от Солнца почти на три миллиарда километров маленький спутник Урана Оберон. Или Громовая Луна, как называли его видавшие виды астролетчики.

Тускло-багровый шар, окруженный неглубокой, пропитанной темным дымом атмосферой... В море расплавленной лавы, покрывающей поверхность планеты, плавали огненные острова. Через жерла вулканов вырывался огонь, питаемый слишком высокой радиоактивностью недр Оберона.

Громовая Луна справедливо считалась адским местом. Страшным и одновременно привлекательным. Ибо на Обероне был найден левиум — самое таинственное, редкое и удивительное вещество во Вселенной. Сказочный левиум, обладающий, как мы сказали бы теперь, свойством антигравитации».

Таким выглядел Оберон в научно-фантастической повести американского писателя Эдмонда Гамильтона «Сокровища Громовой Луны», опубликованной в «ТМ» около тридцати лет назад.

Уголь в системе Урана? Действительность же оказалась иной. И дело даже не в том, что никакого левиума ни на спутниках Урана, ни где-либо в Солнечной системе, ни вообще в природе нет. И планеты с высокой радиоактивностью неизвестны, и о залежах радия или платины планетологи ничего не могут сказать.

На Обероне нет даже — это показали спектральные исследования — привычных землянам открытых скальных пород. В процессе его эволюции они неминуемо должны были опуститься к ее центру. Плотность наиболее известных спутников Урана невелика около 3 г/см³. Выше, чем у воды, но ниже, чем у планет земной группы, имеющих металлическое ядро — 5,5 г/см³. Самые крупные спутники Урана — это силикатные шары диаметром от 1100 км (Умбриэль) до 1600 км (Титания), покрытые коркой обыкновенного водного льда. Именно льда, так как температура поверхности спутников Урана всего на 80° выше абсолютного нуля.

Но не будем спешить с выводами о том, что эти далеко застывшие миры так уж скучны и ординарны.

Наблюдения последних лет принесли загадки. Исследования с помощью инфракрасных телескопов показали, что на поверхности спутников Урана имеются протяженные черные области неизвестной природы. Что это могло быть? Вещества, которых нет на Земле, или застывшие вулканические выбросы? В лабораторных условиях были исследованы спектральные характеристики многих веществ. И оказалось, что лучше всего таинственные черные пятна объясняются присутствием обыкновенного древесного угля.

Уголь, конечно, не фантастический левиум. Но уголь в системе Урана! Тут было над чем поломать голову. Уголь означает жизнь, биосферу, умершую органику. Но откуда все это может взяться на спутниках Урана? Слишком неправдоподобно. И ученые решили искать другие вещества со схожими спектральными характеристиками. Постепенно выявился круг «претендентов» для объяснения черных пятен на Обероне и других спутниках Урана. Среди них были магний, ряд силикатов, а также некий полимер темноватого цвета, найденный в составе метеоритов.

«Виновником» скорее всего мог быть именно полимер. Американские ученые С. Сквайрс и лауреат Нобелевской премии К. Саган выдвинули следующую гипотезу. Под действием ультрафиолетового солнечного излучения часть метана, в изобилии присутствующего в системе Урана, разлагается на водород и углерод, которые, в свою очередь, вступают в соединение с метаном и образуют целую серию разной степени сложности углеводородных полимеров, в том числе и багрового цвета. Именно такие полимеры и были обнаружены в составе метеоритов.

Серные озера. Но, пожалуй, самым экзотическим в Солнечной системе представляется Ио — спутник Юпитера,

Ио — это красновато-оранжевый шар, масса и размеры которого близки к Луне, а плотность характерна для горных скальных пород — 3,5 г/см³. Спектрометр, установленный на «Вояджере», показал на Ио наличие двуокиси серы. Это обстоятельство делает Ио совершенно не похожим на Луну, как предполагали раньше, спутником.

Откуда взялась сера — элемент далеко не самый распространенный в Солнечной системе? И на Луне и на Земле ее довольно мало.

Поверхность Ио буквально покрыта серой в различной форме и модификациях. Серные холмы, застывшие потоки серной лавы, простирающиеся на десятки и сотни километров. По предположению ученых, сера находится в них в черном дегтеобразном состоянии. Возможно, под застывшей корой на Ио имеются целые бассейны расплавленной серы.

Но вообще-то на Ио довольно прохладно — температура его поверхности составляет около 130° К. Однако наблюдения в ИК-диапазоне показали, что на Ио есть аномально горячие пятна. Одно из них — черное кольцо неправильной геометрической формы диаметром около 250 км, его назвали «лавовым озером» — имеет температуру плавления серы 385° К.

Особенность Ио — высокая вулканическая активность. До полета «Вояджера» ученые считали, что на поверхности Ио могут остаться следы былого, относящиеся к ранней стадии эволюции вулканизма. Но на снимках, переданных на Землю приборами космических аппаратов, были видны также и действующие вулканы, выбрасывающие частички лавы и газы со скоростью 450 м/с на высоту порядка 500 км.

Вулканизм на Ио несколько необычный. Ученые объясняют его гравитационным резонансом орбит Ио и его соседки Европы. Согласно расчетам в результате приливного трения вещество спутника должно разогреваться, следствием чего может быть вулканическая деятельность. Во всяком случае, разогрев недр Ио за счет радиоактивного распада естественных долгоживущих изотопов урана, тория, радия и других не может объяснить энергетику этой планеты.

Ионизированное вещество от вулканических выбросов (кроме серы, в его составе обнаружили кислород, углерод, железо), поднимаясь с поверхности Ио, взаимодействует с магнитосферой Юпитера и далее движется вдоль магнитных силовых линий. Радиационная обстановка в районе орбиты Ио напоминает кольцо хорошего ускорителя — потоки плазмы создают электрический ток с силой порядка несколько миллионов ампер. Есть гипотеза, согласно которой частицы из вулканов Ио захватываются кольцом, Юпитера.

Но вот воды на этой экзотической Луне не обнаружили. Зато на ближайших соседях Ио — Европе, Ганимеде, Каллисто — вода присутствует в изобилии. Необычный цвет этих планет — золотистая Европа, бронзовый Ганимед, темно-коричневый Каллисто — указывает на наличие серы. Предполагают, что поверхности спутников Юпитера покрыты особым снегом, состоящим из смеси воды и серы.

Ледяное зеркало. Вообще вода — едва ли не главное богатство планет-гигантов и их спутников.

Подсчитано, что количество воды на Нептуне во много раз превышает массу нашей планеты. Разумеется, при столь низких температурах вода существует в виде льда.

В составе больших планет — Юпитера, Сатурна, Урана и Нептуна — преобладают водород, гелий и неон, вода — на четвертом месте, а далее — метан, аммиак, сероводород, окислы кремния и марганца, железо и никель. Тяжелых элементов практически нет. Таков примерно и состав их спутников, за исключением свободного водорода и гелия, которые за миллиарды лет эволюции должны улетучиться.

Большинство лун Юпитера и Сатурна содержат воду. Ее так много, что поверхности этих спутников, как панцирем, скованы ледяной корой. Планетные льды, как правило, смешаны с метаном, аммиаком, сернистым водородом. Ученые предполагают, что под покровом льда могут существовать огромные резервуары, в которых происходит синтез органических молекул. Такая органика, по мысли, высказанной еще академиком В. И. Вернадским, может стать предшественницей «живого вещества», строительным материалом будущих биохимических систем.

В мире ледяных лун особое место занимает Энцелад — спутник Сатурна. Этот шар диаметром около 500 км с необычайно гладкой зеркальной поверхностью отражает почти 100% падающего на него света. По-видимому, Энцелад, плотность которого чуть больше воды— 1,1 г/см³, состоит преимущественно из льда.

На снимках, сделанных «Вояджером-2» с расстояния 119 тыс. км, можно уловить некоторые детали этого гигантского космического зеркала. Поверхность Энцелада покрыта кратерами различного диаметра (скорее всего вулканического происхождения), ее пересекают борозды, уступы, рытвины. Вулканы на Энцеладе особого рода — во время их извержений из недр планеты выбрасывается вода.

И опять-таки загадка: за счет чего происходит разогрев его недр. Одна из гипотез: радиоактивный распад элементов, сконцентрированных в ядре, может привести к выделению тепла, достаточного, чтобы растопить глубинные льды.

Нефть в Солнечной системе? Следующую загадку принес нам Тритон — спутник Нептуна. Он находится на расстоянии 4,3 млрд. км от Земли. Небольшая, по массе сравнимая с Луной планетка с красноватой поверхностью должна, по мнению ученых, иметь атмосферу. И не какую-нибудь аммиачно-метановую, что, в общем, не было бы слишком неожиданным, если учесть химический состав далеких планет. А азотную! Как Земля или спутник Сатурна Титан. О Титане мы еще поговорим. Сначала речь будет идти о Тритоне.

Спектральные исследования показали, что на Тритоне есть молекулярный, не связанный в химические соединения азот. Но если принять во внимание низкую здешнюю температуру, этот азот должен находиться в жидком или даже твердом состоянии. Есть все основания предполагать, что поверхность Тритона покрыта океаном жидкого азота, в котором растворено некоторое количество метана или даже плавает метановый лед. Зрелище, достойное пера фантастов.

Ученых волнует вопрос: откуда взялся азот на Тритоне? Безусловно, он присутствовал в составе протопланетного облака, из которого образовалась Солнечная система. Но это обстоятельство проблему не снимает, ибо аномальное количество азота все равно требует своего объяснения. Возможно, он образовался в результате фотодиссоциации первичного, входившего в состав протосолнечной туманности аммиака, а может быть, существовал в несвязанном состоянии.

Но азот не единственная загадка Тритона. На Тритоне, как и на других лунах планет-гигантов, имеется огромный ассортимент органических соединений, по мнению ученых, добиогенного происхождения. Радиационным окрашиванием полимеров объясняют и красноватый цвет планеты: Тритон, как и другие спутники, не защищен собственным магнитным полем от попадания на его поверхность космических лучей. Но вот плотность Тритона — 8 г/см³ — ставит перед учеными новую проблему. Рекордная для планет Солнечной системы плотность могла бы означать, что ядро Тритона состоит из железа и других металлов. Однако по современным космогоническим теориям вероятность найти металлы во внешней области Солнечной системы невелика.

Процессом радиационной полимеризации астрономы объясняют и особенности спутника Сатурна Япета.

Поверхность Япета, радиус которого составляет всего 800 км, выглядит весьма необычно. Одно полушарие этой планеты темное, другое светлое, хорошо отражающее падающий свет. Может быть, светлое полушарие покрыто инеем? Темный цвет поверхности Япета ученые связывают с присутствием либо черного углерода, либо представителя семейства углеводородов, который образовался из метана под действием солнечного света. Не исключено также, что темная сторона Япета покрыта затвердевшими углеводородами, скажем, асфальтом или застывшей нефтью.

Нефть в Солнечной системе? До сих пор считалось, что нефть — «это кровь в жилах Земли». Большинство ученых склоняются к гипотезе органического, или биогенного происхождения нефти, согласно которой нефть представляет собой остатки живых организмов, некогда населявших Землю.

Сторонники абиогенного происхождения нефти считают, что углеводороды, входящие в ее состав, образуются из воды (она поступает в недра Земли через трещины и разломы в земной коре) и карбидов металлов, которые находятся в глубинных слоях литосферы.

Но обнаружение сложных углеводородов на других планетах позволяет в ином ракурсе посмотреть на проблему происхождения нефти. Обилию углеводородов на небесных телах удивляться не приходится: и водород и углерод относятся к числу самых распространенных элементов Вселенной. И действительно, углеводороды, эти непосредственные слагаемые нефти, обнаружили не только на планетах, но и в кометных хвостах, и в веществе метеоритов, в атмосферах холодных звезд, и просто в межзвездном пространстве.

Выходит, что нефть — привилегия не только Земли. Об этом уже давно задумывались. Гипотеза космического происхождения нефти была выдвинута в конце прошлого века русским геологом В. Д. Соколовым, обратившим внимание на то, что соединений углерода и водорода, присутствующие на небесных телах, могли образоваться на начальной стадии эволюции. И теперь эти углеводороды выделяются через трещины в земной коре. Например, при извержении вулканов. Эта гипотеза, в первое время не принятая всерьез геологами, обрела вторую жизнь в наше космическое время.

В 1965 году американский астроном и писатель-фантаст Ф. Хойл предположил, что нефтяные углеводороды присутствовали в протопланетном облаке, из которого образовались тела Солнечной системы. Вместе с замерзшими газами и водой нефть вошла и в состав нашей планеты. И к поверхности Земли она поступает с глубины. По мнению советского ученого В. В. Порфирьева, многие нефтяные залежи образовались именно в результате миграции глубинной нефти, имевшейся на всех континентах и во всех геологических зонах.

Если гипотеза Ф. Хойла верна, то на поверхности Венеры должны находиться огромные нефтяные океаны. Однако космические аппараты, посетившие Венеру, ничего подобного не обнаружили. Поверхность этой планеты, по данным советских автоматических межпланетных станций, представляет собой сухую и раскаленную до температуры около полутысячи градусов каменистую пустыню. Такие высокие температуры исключают возможность существования не только нефти, но и большинства углеводородных соединений.

Делались прогнозы и относительно Марса. Предполагалось, что даже за небольшой отрезок геологической истории в результате фотолиза воды и последующей полимеризации метана на Марсе могло образоваться столько нефти, что поверхность планеты была бы покрыта ее метровым слоем.

Однако нефть на Марсе тоже не обнаружили. Но, несмотря на эти неудачи, космическая гипотеза продолжала развиваться. Ибо неоспоримо доказано, что углеводородные соединения достаточно распространены во Вселенной.

Смог над Титаном. Атмосферу, в десять раз более плотную, чем земная, окружающую далекий Титан — спутник Сатурна, открыли еще в 1944 году. Титан вдвое легче Марса, его атмосфера, состоящая из азота и инертного газа аргона, очень напоминает земную. Кроме того, в воздухе Титана присутствует целая гамма углеводородных соединений.

Не исключено, что на Титане имеется и органика, а условия на нем сходны с ранней предбиологической средой на Земле. Во всяком случае, в атмосфере Титана нет никаких противопоказаний для возникновения предбиологической органики. Но кислород отсутствует. И тут есть над чем задуматься.

Титан сплошь окружен оранжевой смоговой пеленой, Ученые считают, что смог над Титаном — следствие тех фотохимических процессов, которые происходят в верхних слоях атмосферы и приводят к появлению высокомолекулярных соединений. А его необычный оранжевый цвет — результат радиационного окрашивания углеводородов. (Известно, что многие вещества меняют свой цвет в результате длительного облучения ионизирующим излучением.) А так как Титан лишен собственного магнитного поля, отклоняющего часть космических лучей, то на протяжении всей своей истории он непрерывно подвергался действию космического дождя.

На поверхности Титана будущие космонавты, очевидно, увидят картину, достойную пера фантастов. Над ним плавают метановые облака, по каньонам углеродистых гор текут метановые реки, впадающие в океан жидкого метана, в котором исчезают вечно кружащиеся голубые метановые снежинки... А вулканы извергают аммиачную лаву...

Разумеется, каждую из девяти планет Солнечной системы, любой из их полусотни известных науке спутников можно было бы назвать и интереснейшими, и уникальными, и полными нерешенных проблем и загадок.

Облачная, в шубе из углекислого газа, создающего невиданный по масштабам парниковый эффект, Венера... Пустыня под куполом стратосферы — это Марс...

Самая горячая и одновременно самая холодная в Солнечной системе планета — Меркурий...

Окруженные кольцами и роем спутников, чуть-чуть не ставшие самостоятельными звездами (не хватило температуры в недрах для начала термоядерного синтеза) — Юпитер и Сатурн...

Далекие Уран и Нептун, в недрах которых, возможно, рождаются алмазы...

И совсем малоизученный, заброшенный на периферию Солнечной системы маленький Плутон, относительно недавно — по космическим масштабам — превратившийся из спутника Урана в девятую планету...

И наконец, Земля, по химическому составу (металлы, окислы, силикаты), и по массе, и по плотности близкая и к Венере, и к Марсу, и к Меркурию; схожая своей азотной атмосферой со спутниками Сатурна и Нептуна, окруженная, как и планеты-гиганты, радиационными поясами... Земля, где, несмотря на общий космический возраст, эволюция материи шагнула на качественно новый уровень...

Хотя, может быть, и на других планетах, закутанных в метановые коконы, в скованных ледяными панцирями океанах тоже способна появиться жизнь... Или она уже возникла?

Не следует забывать, что эволюция Солнечной системы продолжается. А действительность — так уж повелось — всегда оказывается богаче и неожиданней самой смелой фантазии.