Происхождение жизни: маленький теплый водоем - Фолсом К.
Скачать (прямая ссылка):
ЩотозШдный диск (для Солнечной системы по массе превышает ее 6 2-3 ря$в)
Рис. 3.1. Образование звезд и протопланетных систем путем фрагментации газопылевон туманности.
щества мала. По мере возрастания плотности вещества начинаются новые важные изменения.
Вследствие гравитационных и других флуктуаций крупное облако дробится на облака меньшего размера, которые в свою очередь образуют фрагменты, в конечном счете по своей массе и размерам в несколько раз превышающие нашу Солнечную систему (рис. 3.1). Такие облака называют протозвездами. Конечно, некоторые протозвезды массивнее, чем наша Солнечная система; они образуют более крупные и более горячие звезды, тогда как менее массивные протозвезды образуют меньшие и более холодные звезды, которые эволюционируют медлен-
нее, чем первые. Размеры протозвезд ограничены верхним пределом, выше которого произошла бы дальнейшая фрагментация, и ннжним пределом, определяемым той минимальной массой, которая требуется для поддержания ядерных реакций.
Сначала потенциальная гравитационная энергия, превращающаяся в тепло (энергию излучения), в ходе гравитационного сжатия просто излучается наружу. Но по мере того, как плотность вещества возрастает, поглощается все большее количество энергии излучения и в результате возрастает температура. Летучие соединения, первоначально намерзшие на частицах пыли, начинают испаряться. Теперь к Н2, Не и Ne примешиваются такие газы, как аммиак (NH3), метан (СН4), пары воды (Н20) и цианистый водород (HCN). Эти газы поглощают последующие порции энергии излучения, диссоциируют и подвергаются ионизации.
Гравитационное сжатие протекает до тех пор, пока выделяющаяся энергия излучения рассеивается при испарении и ионизации молекул на частицах ныли. Когда молекулы полностью ионизируются, температура быстро возрастает до тех пор, пока сжатие почти прекращается, так как давление газа пачпиает уравновешивать силы тяготения. Таким образом заканчиваете*} фаза быстрого гравитационного сжатия (коллапса).
В этот момент своего развития протозвезда, отвечающая нашей системе, представляет собой диск с утолщением в центре примерно того же радиуса, что и Солнечная система, но по массе по крайней мере в три раза превосходящий ее теперешнее значение. Его температуры примерно 10 000—20000 К в центре и приблизительно 1000 К на уровне орбиты Юпитера.
Такой протозвездный диск продолжает эволюционировать: в нем происходит перестройка и он медленно сжимается. Сама протозвезда постепенно становится все более компактной, более массивной и более горячей, так как теперь тепло может излучаться только с ее поверхности. Передача тепла из глубины протозвезды к ее поверхности осуществляется с помощью конвекционных токов. Область от поверхности протозвезды до расстояния, эквивалентного орбите Плутона, заполнена газопылевым туманом.
В ходе этого сложного ряда сжатий (который, как
полагают, потребовал, самое меньшее, 100 000 лет, а скорее 10 млн. лет) момент количества движения системы должен сохраняться. Вся Галактика, частью которой являются туманности и пылевые облака, вращается с периодом 1 оборот в 100 млн. лет. По мере сжатия пылевых облаков их момент количества движения не может измениться: чем сильнее они сжимаются, тем быстрее вращаются. Благодаря сохранению момента количества движения форма сжимающегося пылевого облака изменяется от сферической к дискообразной. Полагают, что в конечном счете существует возможность образования дисков двух видов: плоских, в форме лепешки, которые дают начало системам двойных звезд, и других — в форме яичницы-глазуньи, в которых образуется единственная звезда и ее планетная система.
Газопылевые частицы в уплощенных периферийных областях вращающейся протозвезды взаимодействуют друг с другом вследствие турбулентпости и вязкого трения. В результате вращение внешних областей ускоряется, а вращение центра замедляется. Протозвезда медленно растет путем аккреции, по мере того как все большие количества пыли и газа в замедляющейся внутренней зоне переходят на все уменьшающиеся орбиты.
При наблюдении туманностей, в которых сейчас рождаются звезды, был выявлен уникальный тип звезд, называемый типом Т Тельца. Можпо видеть, как из этих звезд с силой выбрасываются обширные облака вещества. Поэтому мы предполагаем, что в свое время в ходе фазы медленного сжатия имело место взрывоподобное истечение солнечного ветра, в ходе которого большое количество вещества протозвезды было «выдуто» обратно в межзвездное пространство. У протозвезды осталось от 1/з до XU ее исходной массы. Это и было то вещество, которое сохранилось для дальнейшей эволюции.
По мере сжатия оставшегося вещества протозвезды его температура становилась достаточно высокой для начала реакции слияпия атомов водорода. С притоком большего количества энергии благодаря этой реакции температура становилась достаточно высокой для того, чтобы уравновесить силы дальнейшего гравитационного сжатия. Протозвезда вступала на главную последовательность.
Планеты формировались из оставшихся газов и пьшц
