Происхождение и динамика ударного метаморфизма

Карим Хайдаров

Трудности развития современной планетологии и космологии связаны с исторически сложившимися научными предрассудками и политическим статус-кво.

До сих пор (2008), доминирует мнение о рождении Земли из протопланетного облака 4,6 млрд лет назад.

До сих пор доминирует мнение о несуразно коротком, порядка 10 миллиардов лет, сроке жизни нашей Галактики, только в нынешнее время состоящей из 100 миллиардов звезд не первого, а n-го поколения.

До сих пор царит релятивистская парадигма о несуразно коротком, порядка 13 млрд лет, времени существования Вселенной, состоящей из мириад галактик разных поколений.

Попытки втискивания природных процессов в эти мизерные сроки превращают науку в схоластический абсурд, делая все более непролазными дебри, создаваемые безответственными фантазиями ученых мужей.

Реальная Вселенная иная. Она вечна и бесконечна. Типичная длительность существования звезды на стадии излучения в оптическом диапазоне – порядка 10 триллионов лет. Это подтверждается минимум двумя разными способами вычисления возраста, показанными ниже.

В связи с этим, для понимания результатов исследований, предлагаемых публике, автору придется параллельно излагать причины заблуждений современной науки, сложившиеся исторически, и основные положения реальной космогонии и планетной эволюции, к которым он пришел, следуя классической аккреционной концепции И. Канта [1].

Первой причиной является следование мифу о протопланетном облаке. Этот миф является современной формой мифа Пьера Симона Лапласа об источнике происхождения Солнечной системы [2].

Для образования планетной системы за такой короткий срок, какой предусмотрен этим мифом (порядка 50 миллионов лет), требуется чудовищная плотность вещества в протопланетном облаке, более, чем в 108 раз превышающая плотность межзвездного вещества в диске Галактики. Такая плотность не может быть достигнута в открытом космосе принципиально из-за включения механизма газового давления и радиального истечения вещества из облака в открытый космос. Те мнимые примеры, которые в виде фотографий якобы образующихся в настоящее время планетных систем из подобного рода облаков часто приводятся в публикациях, не соответствуют истине. В представляемых снимках плотность межпланетного вещества как минимум в 100 раз меньше плотности необходимой по гипотезе Лапласа.

В чем причины живучести этого мифа?

С одной стороны – в отсутствии должного логического и количественного анализа проблемы рядовым исследователем и принятие этого мифа на веру, а с другой – постоянная, тщательно организованная пропаганда этого догмата, как средства поддержания генерального мифа – модели расширяющейся вселенной Эйнштейна – Фридмана и составной части этого мифа – «Большого Взрыва».

Реально, планетные системы галактического диска, к которым относится и Солнечная система, являются продуктом агрегации вторичного межзвездного вещества – газа и пыли, разбросанных взрывами сверхновых по всему объему Галактики. Это планетные системы звезд «населения I» (термин Вальтера Бааде, 1944 [3]), которые появились лишь по превращении Галактики из эллиптической в спиральную, и являются вторичными системами, образовавшимися в галактических условиях, близких к современным, то есть в условиях, когда плотность межзвездной среды была сравнима с современной. Их вторичную природу показывает идентичность их химико-элементного состава составу межзвездной газопылевой смеси – продукта взрывов сверхновых.

Таким образом, агрегация этих систем не могла пройти за такие короткие сроки и через такое плотное облако, как Лапласово.

С другой стороны, современный миф об облаке Оорта, якобы окружающем нашу систему и являющегося источником комет, космической пыли и всего вещества аккреции в нашей системе не соответствует наблюдаемым фактам. Прежде всего, этому противоречит прозрачность окружающего космоса. Этот миф противоречит также теории устойчивого движения в небесной механике. Мифическое облако Оорта находится в зоне разрушающего действия соседних звезд и звезд, временами пролетающих мимо Солнца, а также разрушающему действию кругового движения Солнца вокруг центра Галактики.

Реальный возраст звезд и их планет виден из следующего простого расчета.

В Галактике около 100 миллиардов звезд оптического диапазона. Большая часть из них кончает свою жизнь, взрываясь сверхновой и превращаясь в разлетающуюся по всей Галактике межзвездную смесь пыли и газа. В среднем в Галактике происходит 1 взрыв сверхновой в столетие. Для того, чтобы рядовая звезда Галактики достигла момента взрыва сверхновой ей требуется время

T = 100 миллиардов звезд x 100 лет / SN = 10 триллионов лет

Это и есть среднее время жизни звезды в оптическом диапазоне.

Время жизни Галактики куда больше, так как для образования существенного запыления диска, наблюдаемого у старых спиральных галактик, требуется множество поколений звезд.

Именно указанный возраст звезд соответствует той скорости аккреции, – единственного источника массы звезд и планет, которая может иметь место при типичной и реально наблюдаемой плотности межзвездного вещества.

В современной астрофизике полно заявлений, умственных построений и даже теорий, предусматривающих эрупцию вещества с небесных тел (звезд) и уменьшение их массы. Эти построения не учитывают одного: для отрыва массы от звезды необходимо достижение этой массой второй космической скорости, которая для звезд составляет сотни и тысячи километров в секунду. Кроме ядерных взрывов в природе нет таких сил, которые бы смогли обеспечить такую эрупцию.

В отличие от этих ложных построений аккреционная концепция Канта [1] опирается на естественный и безальтернативный путь: небесные тела образуются падением их друг на друга, то есть эволюция небесных тел существенным образом идет от малых тел ко всё большим. Только такие катастрофические события, как взрывы сверхновых и галактические джеты взрывающихся хост-квазаров старых галактик (галактических ядер) нарушают этот ход и замыкают его в вечный круговорот вещества во Вселенной.

Звезды в редчайшем случае возникают отдельно. Пространственный масштаб облаков первичного межгалактического H-He4-газа – продукта разрушения старых галактик, слишком велик, поэтому звезды обычно образуются большими группами: шаровыми скоплениями и галактиками.

В природе существует две эволюционные ветви звезд, наблюдательно различенные Вальтером Бааде еще в 1940-х годах [3].

Это звезды «населения II» по Бааде, или по-другому, звезды галактического гало, и звезды «населения I» – звезды галактического диска.

«Население II» – это звезды первого поколения. Они образуются из притекающей в Галактику водородно-гелиевой смеси и, как правило, являются низкометаллическими красными гигантами, сравнительно эфемерными и полупрозрачными шарами газа, светящегося в основном от потери кинетической энергии. Кинетическая энергия этого газа есть энергия, приобретенная газом от его падения в гравитационную яму звезды, то есть в процессе аккреции. Эти звезды имеют хаотические орбиты, занимающие всё гало. В эллиптических галактиках – это основное звездное население. Плотность их атмосфер порядка миллиграммов на кубометр, то есть в тысячу раз меньше средней плотности звезд «населения I».

Звезды второй ветви – «население I», медленно образуются путем аккреции межзвездной газопылевой смеси – продуктов взрыва сверхновых, концентрирующихся к плоскости галактического диска. Орбиты этих звезд являются почти круговыми вокруг центра Галактики и лежат в плоскости диска. Это определяется тем, что их эволюция проходила триллионы лет, а значит, они потеряли за это время компоненту скорости движения относительно межзвездного вещества диска, испытывая хотя и малое, но длительное торможение. Звезды этого населения отличаются высокой металличностью, так как такова металличность аккрецируемого ими материала.

Этот материал есть межзвездные пыль и газ, – продукты взрывов сверхновых, плюс водородно-гелиевая смесь, попавшая в галактику извне.

Плотность этого материала различается на порядки в разных местах диска. Связано это вот с чем.

В обычных условиях в открытом космосе невозможна близкая к стационарной высокая плотность газа. Связано это с тем, что при возникновении частых столкновений молекул начинают работать газовые законы, расширяющие данный объем газа в открытый космос и тем самым рассеивающие его.

Однако в динамике дисков спиральных галактик происходит нечто иное.

Как установлено доплеровскими наблюдениями, типичная скорость вещества дисков галактик составляет 130...270 км/с. При попадании даже малого островка газа (флюктуации) извне, имеющего скорость, близкую к нулевой или просто отличающуюся от скорости диска на 130...270 км/с, образуется коническая ударная волна. Во фронте этой волны возникают давление и плотность газа, на несколько порядков превышающие эти величины для космического пространства в диске. Так как склон ударной волны, обращенный к центру галактики, является препятствием для орбитально набегающих масс межзвездного вещества, то условия фронта ударной волны соблюдаются далее, и этот склон растет спиралью до самого балджа галактики, пока соблюдаются условия для возникновения ударной волны.

Этот склон есть не что иное, как фронт одного из галактических рукавов. Как установлено автором в [5], в нашей галактике соблюдаются условия для трех таких «стоячих» ударных волн – рукавов: Perseus, Scutum, Sagittarius. Солнце и другие звезды диска каждые 73±3 миллиона лет пересекают галактические рукава, претерпевая аккрецию катастрофического характера. Вещество в них имеет плотность на несколько порядков выше плотности вещества в межрукавном пространстве. На планеты обрушивается шквал комет, а звезды обзаводятся большой газовой короной и увеличивают светимость.

Поэтому именно в рукавах галактики происходят основные процессы аккреции вещества, то есть процессы образования новых небесных тел и наращивания массы уже имеющихся, проходящих эти рукава на большой орбитальной скорости.

При этом, внутри рукава образуются сначала микрокометы – своеобразный космический снег. Роль агрегирующих сил на начальном этапе играют силы Ван-дер-Ваальса, силы поверхностного натяжения, осмоса, электрические силы, а не силы гравитации.

Эти микрокометы имеют нулевую скорость относительно вещества рукава (5...7 км/с орбитальной скорости), поэтому постоянно находятся внутри рукава и быстро, по астрономическим меркам слипаются, образуя космические снеговики – кометные тела.

Часть кометных тел убывает из периферии рукава в межрукавное пространство, где постепенно приобретает скорость, характерную для межрукавного вещества: звезд – пыли и газа, то есть около 200 км/с.

Теперь о дозвездной стадии развития звезд «населения I». Словосочетание «дозвездная стадия» применяется автором не в том мифическом эволюционистском смысле, что это время до возникновения звезд во Вселенной. Реально, процесс образования звезд «населения I», к которому относится и Солнце, путем аккреции шел многие поколения звезд, идет сейчас, и будет идти в далеком будущем. Поэтому «дозвездная стадия» означает время, когда данная конкретная звезда по массе еще не доросла до излучающей звезды, но пребывает микрокометой, кометой, планетой юпитерианского типа.

Продукты взрывов сверхновых, составляющих источник аккреции вещества галактического диска, состоят из того же вещества, из которого состояли взорвавшиеся звезды и их планеты. Они имеют большую «металличность», то есть большой процент элементов, тяжелее гелия. Этот процент зависит не столько от возраста погибшей во взрыве звезды, сколько от возраста галактики, так как накопление тяжелых элементов продолжается в течение многих поколений звезд (металличность галактик плавно растет с их возрастом).

В нашей галактике этот процент составляет от 1 до 4%. Именно эта часть вещества диска составляет основу космической пыли и микрокомет, агрегирующих во всё большие и большие частицы благодаря сцеплению пылинок.

В условиях невесомости и низких температур такие вещества как углерод, кремний, вода (лед) обладают свойством соединяться в дендритные структуры, то есть нити древовидной структуры. Эти структуры являются идеальным абсорбентом молекул газов, рассеянных в космосе.

Таким образом, практически всё межзвездное вещество собирается этими снежными комочками, которые порой залетают и в атмосферу Земли, наблюдаемые в ней как метеороиды. Их распределение по массам m аналогично функции масс Солпитера, на которой мы остановимся ниже, то есть приближается к c/m2 (чем мельче метеороиды, тем их больше)

Начальный этап жизни кометы – это этап свободного полета в галактике по гиперболическим траекториям мимо звезд и иных небесных тел. Под действием сил сцепления, упомянутых выше, а затем и гравитации, микрокометы растут до комет и планет юпитерианского типа. Все эти тела имеют практически один и тот же состав, различающийся только долей летучих веществ, в особенности водорода и гелия, которые трудно удержать телу малой гравитации.

Измерения плотности непериодических («новых», гиперболических) комет и комет с большим периодом показывает, что их плотность составляет 0,1...0,8 кг/дм3, то есть они состоят в основном из воды и абсорбированных газов.

Жизнь кометы очень длительна. Чтобы вырасти до блуждающей планеты юпитерианского типа или коричневого карлика ей необходимы многие миллиарды лет. Поэтому судьбы комет очень сложны и разнообразны.

По мере роста кометы и ее эпизодического прохождения по гиперболической траектории вблизи звезд и сверхновых, она многократно теряет летучие вещества, и ее тугоплавкий керн всё больше агрегируется в породу, близкую по составу планетным базальтам. Это естественно, так как все планеты – это результат аккреции межзвездного вещества.

Тугоплавкий керн молодых комет представляет собой лишь пыль и подобие реголитового песка, рассеянного в кометных льдах. Его мы можем наблюдать в составе импактной почвы Луны. Под действием сил космического метаморфизма – времени, давления и излучения звезд при близком пролете, он приобретает вид спекшегося реголита или хондрита. Часто это ноздреватые породы подобные пемзам, остатки которых находят, как на Луне, так и на Земле вблизи импактных кратеров.

Для еще более крупных комет, приближающихся по размерам к планетам, тугоплавкий керн метаморфизуется в скальное базальтовое ядро.

Есть еще один тип комет, затравку которых образуют скальные обломки экзопланет – спутников звезд, ставших сверхновыми. Эти планеты были разрушены взрывом своего солнца.

Кроме того, затравками комет могут быть также обломки твердых ядер самих звезд. Последнее непривычно уху современного астрофизика, воспитанного на мифах рр-синтеза и температур в миллионы градусов в центрах звезд, однако это видится автору ближе к истине.

Различие в происхождении комет показывается модальностью распределения плотности астероидов – малых небесных тел Солнечной системы, которые являются старыми кометами, потерявшими летучую часть своего вещества вследствие облучения Солнцем и свой былой эксцентриситет.

Среди них – еще не потерявшие воды «ледяные» астероиды плотности 0,8...1,8, «каменные» астероиды плотностью 2,3...3,5, соответствующие планетным горным породам, «железокаменные» и «железные» астероиды плотностью выше 4,3, вещество которых представляет, по всей видимости, осколки сверхтвердых ядер планет и звезд.

Таким образом, можно выделить 4 типа кометного вещества:

Тип 1. Летучие вещества на водо-ледяной основе, то есть вещества абсорбированные льдом и снегом, и растворенные в воде. Эта компонента в зависимости от слёживания и состава имеет плотность от 0,1 до 1,2 кг/дм3.

Тип 2. Тугоплавкое пылевое и реголит-хондритное вещество базальтоидного состава, метаморфизированное временем и пролетами вблизи звезд. В зависимости от степени метаморфизации и состава эта компонента имеет плотность от 2,3 до 3,5 кг/дм3.

Тип 3. Скальные породы – обломки коры и мантии экзопланет. Эта компонента в зависимости от состава имеет плотность от 2,7 до 4,2 кг/дм3.

Тип 4. Скальные породы – обломки ранее сверхсжатых ядер экзопланет и звезд мантии экзопланет. По преимуществу железоникелевая, эта компонента в зависимости от состава имеет плотность от 4,3 до 7,8 кг/дм3.

Вся жизнь комет разделена на два неравных этапа:

этап свободного полета в галактике или период аккреции, роста;

этап захваченного существования иным телом (планетой, звездой).

На первом этапе комета может существовать неопределенно долго, не только увеличиваясь за счет аккреции более мелких тел, но иногда и теряя массу при близком гиперболическом пролете мимо звезд, в том числе новых и сверхновых, которые оставляют ей радионуклидные метки «возраста», облучая вещество кометы интенсивным потоком нейтронов. Именно такие проходы существенно меняют, метаморфизуют вещество кометы.

Большую часть времени аккреции кометы проводят далеко от звезд, поэтому в их составе превалируют вещества типа 1. Тугоплавкая компонента обычно составляет 1...4% вкраплений. Именно такого состава кометы составляют большинство «новых» комет, то есть непериодических и недавно захваченных Солнцем комет, то есть комет, сделавших не более 1000 витков вокруг Солнца.

Второй этап жизни кометы существенно короче первого. Будучи захваченной гравитационным полем звезды, она переходит на замкнутую эллиптическую орбиту. Постепенно теряя летучие вещества, комета становится астероидом – малой