В 1943 г. акад. О. Ю. Шмидт выступил с новой гипотезой образования Солнечной системы, развиваемой в настоящее время Б. Ю. Левиным и другими. В основе этой гипотезы лежит предположение о том, что когда-то Солнце при своем движении вокруг центра Галактики прошло сквозь газопылевую туманность. Выйдя из этой туманности, оно увлекло за собой небольшое облако космической пыли и газа. Сравнительно большие сгустки пыли, входящие в состав этого облака, двигаясь беспорядочным образом, сталкивались между собой и раздроблялись до мелкой пыли. Последующая эволюция этой пыли исследована советскими физиками Л. Э. Гуревичем и А. И. Лебединским. По их мнению, пылевая часть облака постепенно сжималась и принимала плоскую форму: она изображена на рис. 46 (стадия А). Форма облака на этой стадии напоминает кольцо Сатурна. Когда толщина этого облака становилась достаточно «малой», а плотность частиц в нем большой, то благодаря гравитационному сжатию происходило объединение частиц в сгустки, по массе сравнимых с массой астероидов (стадия Б). В дальнейшем благодаря пересечению орбит многих астероидов с одной стороны происходило их слипание, которое в конце концов привело к образованию планет (стадия В). Столкновения астероидов сопровождались их дроблением, при котором образовывались метеориты.

Наряду с эволюцией пылевой составляющей первичного облака происходили изменения и в газовой составляющей, которая долгое время имела форму шара. По мере того как пыль собиралась в диск, температура в различных частях его была различной. В частях, близких к Солнцу, с наиболее высокой температурой происходило испарение газа. В частях же, далеких от Солнца, где температура приближалась к абсолютному нулю, происходило постепенное скопление газа, так как попавший туда газ замерзал. Твердые частички замороженного газа вместе с пылью входили в состав планет.

Рис. 46. Схема образования Солнечной системы по гипотезеШмидта.

Сосредоточением газа в основном в далеких частях диска объясняются различия в химическом составе планет. Планеты земной группы — Меркурий, Венера, Земля, Марс, астероиды и метеориты состоят из тяжелых нелетучих веществ. В далекой от Солнца зоне возникли, наоборот, большие планеты, состоящие почти целиком из замерзших газов — Юпитер, Сатурн, Уран и Нептун, плотность которых, как мы указывали, значительно ниже, чем плотность планет земной группы. В этой же далекой от Солнца части газопылевого диска образовались кометы, состоящие из замерзших газов и пыли.

Согласно теории Шмидта, образование спутников планет происходило в едином процессе с образованием самих планет. Мы уже говорили, что частицы первоначального облака собирались вместе, образуя сгущение различных размеров. Поэтому возле зародыша будущей планеты возникало множество сгущений, которые вращались вокруг него по эллиптическим орбитам. Многие из них сталкивались друг с другом и падали на планеты. Однако некоторые из них сохранялись, они присоединили к себе окружающие частицы пыли и более мелкие сгущения и в конце концов превратились в спутники планет. Некоторые ученые процесс образования спутников представляют себе несколько иначе. Известно, что под влиянием силы притяжения планет, особенно с большой массой, орбиты движения астероидов могут изменяться. При известных условиях может даже произойти захват астероида большой планетой, и тогда он превращается в ее спутника. Таким путем, однако, нельзя объяснить образование очень больших спутников, таких, как Луна. Образование же спутников малых размеров из астероидов, вообще говоря, вполне вероятно.

Возможен также и обратный процесс, в котором спутники планет, расположенные от них на самых далеких орбитах, отделяются от планеты и превращаются в астероиды.

Таковы в общих чертах современные гипотезы образования различных тел солнечной системы из газопылевой туманности. В ходе их эволюции происходит процесс, обратный созданию. За все время существования Солнечной системы, которое оценивается в 5–6 млрд, лет, происходит закономерный обратимый процесс разрушения астероидов и комет в более мелкие тела, например в метеориты, метеоры и, наконец, в пыль. Эта пыль, двигаясь в Солнечной системе, оседает на поверхности планет и крупных астероидов или уходит в межзвездное пространство и в определенных его частях снова собирается в туманность. Цикл эволюции вещества туманности таким образом замыкается.

До настоящего времени у некоторых ученых еще существует мнение о том, что Земля первоначально представляла собой огненно-жидкий шар, при остывании которого образовалась земная кора с неровностями ее поверхности и другие оболочки Земли. Все существующие в настоящее время геологические данные о структуре Земли действительно свидетельствуют о том, что Земля в своем развитии прошла огненно-жидкую стадию; сейчас еще полностью не решен вопрос о времени протекания этой стадии. Однако многие факты противоречат предположению об образовании Земли из огненно-жидкой массы. К ним относится, например, химический состав атмосферы Земли, который, как было показано, резко отличается от состава атмосфер Солнца и других планет. По-видимому, наиболее правильной является широко распространенная сейчас гипотеза о том, что Земля образовалась из холодного вещества пылевой туманности.

В дальнейшем, по мере увеличения массы Земли за счет падения на ее поверхность пыли и мелких астероидов, согласно теории Шмидта, происходило постепенное повышение ее температуры. Источником тепла, по современным данным, считается в основном тепло, которое выделяется при распаде радиоактивных изотопов урана, тория и калия. Крупнейший советский радиохимик акад. В. Г. Хлопин еще в 1937 г. рассчитал распределение радиоактивных элементов в Земле и количество выделяемого ими тепла. Он пришел к выводу, что для объяснения теплового режима земной коры достаточно имеющегося количества радиоактивных элементов, которые содержатся в верхней оболочке Земли толщиной 90 см. Последующие расчеты, выполненные учеными, показали, что известное в настоящее время количество радиоактивных элементов в Земле действительно может обеспечить ее тепловой режим.

В начальный период существования Земли содержание радиоактивных элементов в ней было выше, чем в настоящее время. Примерные расчеты В. Г. Хлопина показали, что 2 млрд, лет назад радиоактивные элементы выделяли в два раза больше тепла, чем сейчас. Более поздние подсчеты Г. В. Войткевича и других свидетельствуют о том, что свыше 5 млрд, лет назад количество радиоактивного тепла, выделяемого радиоактивными элементами Земли, было настолько велико, что вся масса Земли могла находиться даже в газообразном состоянии. Кроме того, в силу неравномерности распределения веществ в пылевом облаке могли существовать области Земли, в которых концентрация радиоактивных элементов была значительно выше, чем в других областях. Вследствие этого могло произойти частичное расплавление некоторых областей Земли.

Нужно учесть и то обстоятельство, что к теплу от радиоактивного распада добавлялось тепло, выделяемое вследствие процессов дифференциации. Сущность их заключалась в следующем: при формировании

Земли из пылевого облака легкие и тяжелые вещества собирались хаотично, вперемешку. По мере повышения температуры и давления вещество Земли становилось пластичным. В этих условиях массы с большим удельным весом медленно перемещались вниз, а массы с низкой плотностью, наоборот, поднимались вверх. Таким путем образовались оболочки Земли. Однако процесс дифференциации их еще полностью не закончился даже в настоящее время. Согласно гипотезе Шмидта, постепенное перемещение тяжелых масс внутрь Земли является одной из причин ее эволюции, которая происходила на протяжении всего существования земного шара и будет длиться, по-видимому, еще очень долго.