Метеориты. Космические камни, создавшие наш мир

В коллапсирующей туманности выделялось огромное количество энергии, и поэтому некогда замороженное облако постепенно раскалилось. Энергии было достаточно не только для расплавления, но и для испарения твердого вещества. В результате большая часть каменной пыли, содержавшейся в коллапсирующей туманности, превратилась в газ. Температура Солнечной системы на этом этапе ее истории была гораздо выше, чем можно себе представить – со стороны новорожденная система, вероятно, выглядела как яростно раскаленный диск светящегося газа, окружающий юное Солнце.

По мере того как этот диск, обращаясь вокруг центральной звезды, уплотнялся, состояние газа начало меняться. Атомы, концентрируясь во все меньших объемах пространства, стали химически взаимодействовать друг с другом. Диск охлаждался, так как излучал много энергии в межзвездное пространство. В течение примерно 100 000 лет начали образовываться минералы – твердые частички вещества. И наконец, в туманных волокнах газа, обращающихся вокруг молодой звезды, начались геологические процессы.

Живя на Земле, мы привыкли к тому, что минералы образуются из жидкостей: обычно это происходит, когда раскаленная докрасна лава, охлаждаясь, превращается вулканические породы, или когда из богатых минералами потоков осаждаются соли. Но в протопланетном диске минералы образовывались прямо из охлаждающегося газа в ходе процесса конденсации. Вблизи Солнца, при испепеляюще высокой температуре – значительно выше 1 500 °C – единственными минералами, способными конденсироваться, были экзотические окиси алюминия и кальция (минералы, содержащие в разных пропорциях кислород, алюминий и кальций). Все остальное при таких температурах химически неустойчиво. Первым минералом, который образовался из медленно остывавшего светящегося горячего газа, был корунд (окись алюминия Al₂O

₃), известный нам еще как рубин или сапфир.[8] Так газ стал превращаться в пыль.

Конденсация корунда в горячем диске, обращавшемся вокруг молодого Солнца, ознаменовала первое событие образования твердого вещества в Солнечной системе. Но при дальнейшем охлаждении газ стал вступать в реакцию с корундом и разрушать его. Однако разрушение одного минерала ведет к образованию другого: вместо корунда стал появляться новый минерал хибонит (CaAl₁₂O₁₉

). Как и корунд, чистый хибонит бесцветен, но случайные примеси, попавшие в свежескоденсировавшиеся кристаллы, придают им ярко-голубой, темно-зеленый или апельсиновый оттенок. При дальнейшем охлаждении газ конденсируется в целый ряд новых экзотических минералов, богатых кальцием и алюминием: перовскит (CaTiO₃), за ним мелилит (Ca₂Al₂SiO

₇), потом шпинель (MgAl₂O₄). В необычной среде появляется и необычная геология.

Постепенно газ в диске продолжал охлаждаться, медленно конденсируясь и кристаллизуясь в один минерал за другим. Большая часть этого вещества имела вид мелких пылинок.

Дальше от кипящей солнечной поверхности и вглубь протопланетного диска температура уже была достаточно низкой, чтобы могла конденсироваться оливиновая пыль (перидот) и шарики металлического железа. Еще дальше от Солнца, присоединяясь к семейству уже образовавшихся к тому времени из газа минералов, конденсировались крупинки полевого шпата. Так в Солнечной системе появились первые камни и началась ее геологическая история. А за полмиллиарда километров от Солнца (на расстоянии примерно вдвое превышающем расстояние от Солнца до Марса) в недрах медленно остывающего диска температура упала уже настолько, что здесь конденсировались крупинки водяного льда. Воображаемую окружность вокруг Солнца, за пределами которой температура достаточно низка, чтобы там мог существовать лед, космохимики романтически назвали «снеговой линией». Если крупинка льда, двигаясь в сторону Солнца, пересечет эту линию, она испарится и снова станет газом. А гораздо дальше снеговой линии, где температура еще ниже, конденсируется еще больше льда, но уже не водяного – из промерзшего газа образуются льдинки аммиака и метана. На далеких и обжигающе холодных границах молодой Солнечной системы эти льдинки слабо освещало маленькое, тусклое и холодное Солнце.

Среди разнообразия льдов в диске в результате ряда затейливых химических реакций самопроизвольно синтезировался и сложный набор органических молекул. Органические молекулы – это класс химических соединений, в молекулярной структуре которых содержится углерод. Эти соединения можно назвать химически изощренными: в них часто встречаются многочисленные молекулярные цепочки, способные захватывать окружающие атомы и вступать с ними в реакции. Именно с этими молекулами связано зарождение жизни. Выходит, «каменная летопись» не только история образования минералов в протопланетном диске; она может оказаться и историей происхождения жизни. Но об этом – в следующей главе.

Строительство миров