Нельзя рассматривать падение астероидов и выбросы вулканов полностью независимыми. Очень вероятно (и логично!), что удар астероида об Землю должен активизировать процессы перемещения магматических масс в литосфере. В результате неизбежно должно произойти усиление вулканической активности. Другой вопрос — как долго будет длиться этот активный период. Во всяком случае, он должен быть достаточным для того, чтобы вызвать серию особенно крупных вулканических извержений. Поэтому после начальной аэрозольной катастрофы мог произойти ряд новых катастроф, которые и доконали животных, оставшихся после падения астероида. Так могли возникать двухэтапные массовые вымирания животных.
То, что массовые вымирания животных проходили этапами, а не сразу, подтверждается исследователями тех массовых вымираний животных в фанерозое, которые были более слабыми по сравнению с крупнейшими вымираниями, которые обсуждались ранее. Результаты исследования показали, что эти рядовые вымирания животных были разделены между собой более или менее близкими интервалами времени, которые в среднем имели продолжительность в 26 миллионов лет. Астрофизики заинтересовались этими результатами. Они предложили их объяснение. Оно состоит в том, что такие рядовые вымирания, возможно, были вызваны небольшой звездой. Эта звезда пока что не обнаружена, но по всем данным она обязана быть спутником Солнца. Эту звезду назвали Немезидой по имени греческой богини возмездия. Название звезды выбрано не случайно. Что касается ее астрономических характеристик, то ученые сообщают о них следующее. Немезида движется по эллиптической орбите на среднем расстоянии от Солнца, которое примерно в 100 000 раз больше расстояния между Солнцем и Землей. Немезида совершает один оборот вокруг Солнца за 26 миллионов лет. При движении по своей орбите Немезида время от времени приближается к облаку Оорта. Это область в космосе, в которой содержатся кометы и остатки вещества, недорасходованного при создании Солнца и планет Солнечной системы. Звезда Немезида, пролетая через эту область, так действует на нее, что способствует массовому выбросу комет, движущихся в сторону Солнца. Далее логика понятна — некоторые из этих комет должны столкнуться с Землей. Одна серия образования таких комет, которые затем движутся к Земле, занимает во времени примерно 1 миллион лет. Ясно, что серии возникают и действуют на Землю, на ее климатическую систему с периодом, равным 26 миллионов лет. Все здесь красиво и заманчиво. Осталось только обнаружить Немезиду (не богиню, а звезду) и уточнить экспериментально свойства облака Оорта, где рождаются кометы. Приведенная выше гипотеза описана в научной литературе, и предложили ее серьезные ученые — астрофизики, а не фантасты. Поэтому мы ее и привели. Ведь известно, что идея должна быть достаточно безумной, только тогда у нее есть шансы быть правильной. Мы так перефразировали высказывание известного ученого-ядерщика Макса Бора. Тем не менее другие ученые высказывают к описанной идее (гипотезе) немало претензий. Во-первых, считают оппоненты этой гипотезы, четкая периодичность с периодом в 26 миллионов лет массовых вымираний животных не доказана достоверно. Во-вторых, многие астрономы считают личным оскорблением предположение, что вблизи Солнца обитает еще никем не обнаруженная звезда. Это при нынешнем оснащении астрономов уникальными инструментами наблюдения во всех диапазонах спектра! Астрономы считают, что такая малая звезда не могла длительное время быть частью Солнечной системы, так как на столь большом расстоянии от Солнца сила тяготения ее к светилу очень мала. Но спор в научных кругах о Немезиде пока продолжается.
ПЛАВАЮЩИЕ МАТЕРИКИ И ЛИТОСФЕРА
Атмосфера появилась «из-под земли». Поэтому мы не можем ограничиться рассмотрением только атмосферы и гидросферы. Мы должны заглянуть и «под землю», тем более, что оттуда непрерывно поступают в атмосферу различные газы, а также аэрозоли.
Как устроена Земля?
Земля образовалась из того вещества, которое было выброшено из Солнца. Поэтому имеет смысл начать историю Земли с самого начала — с момента образования Солнца. Солнце в его нынешнем виде образовалось 6–7 миллиардов лет назад. Земля же образовалась примерно 4,6 миллиарда лет назад. Звезда — Солнце — с самого начала была не такой, как сейчас. Каждая звезда рождается, живет и умирает. Наше современное Солнце — это определенный этап в развитии, жизни звезд.
Каждая звезда образуется из газового облака, которое под действием собственной гравитации постепенно сжимается. По мере сжатия плотность вещества увеличивается. Когда она достигает определенной критической величины, то начинается дробление (фрагментация) единого облака. Каждая часть раздробленного облака сжимается — и из нее образуется звезда.
Основной характеристикой, от которой зависит дробление первоначального облака, является плотность вещества в облаке. Если радиус облака уменьшится в два раза, то плотность вещества увеличится в 8 раз. Первоначальное облако, из которого впоследствии образовалась наша Галактика, состояло из водорода. Когда оно распалось на отдельные части, то они при гравитационном сжатии стали превращаться в звезды. Образование звезд происходило следующим образом.
Облака-протозвезды сжимались под действием сил гравитации. На определенном этапе сжатия облака его плотность увеличивается настолько, что оно перестает выпускать наружу инфракрасное излучение вещества облака. Это приводит к очень быстрому росту температуры в центральных областях облака. Образуется большой перепад температуры между центральной частью протозвезды и внешними слоями. Перепад давления вызывает процессы конвекции, которые стремятся выровнять температуру во всем облаке — протозвезде. В наружных слоях протозвезды температура достигает примерно 2500 °C. Протозвезда продолжает сжиматься, ее размеры уменьшаются. Температура в ее недрах продолжает увеличиваться. В какой-то момент она достигает десяти миллионов градусов. Тогда «включаются» термоядерные реакции с участием ядер водорода (протон — протонные реакции), и протозвезда перестает сжиматься. Это значит, что протозвезда превратилась в звезду.
Энергия звезды, благодаря которой поддерживаются высокие температуры в ее недрах, черпается из термоядерного синтеза. В этих термоядерных реакциях четыре протона путем разных преобразований соединяются так, что образуют ядро гелия (альфа-частицу, состоящую из двух протонов и двух нейтронов). При превращении одних частиц в другие часть их массы превращается в энергию. Поэтому можно оценить запасы атомной энергии звезды.
Дальнейшая эволюция звезды определяется, главным образом, ее массой. Чем больше масса звезды, тем больше энергия, которая может выделиться внутри звезды в процессе термоядерных реакций, тем больше горючего содержится внутри такой звезды. Казалось бы, что такая звезда должна жить (светиться) дольше. Но это не так. Чем массивнее звезда, тем больше она излучает энергии в космическое пространство. Если массу звезды увеличить в три раза, то ее расход энергии на излучение (светимость) увеличится в девять раз. Поэтому с увеличением массы звезды продолжительность ее жизни резко уменьшается. Так например, горючего для ядерного реактора внутри Солнца хватит еще на десятки миллиардов лет. Около пяти миллиардов лет это горючее уже расходуется. Но если масса звезды в 50 раз превышает массу Солнца, то ее горючего хватит всего на несколько миллионов лет!
Когда в процессе термоядерных реакций в ядре звезды израсходуется весь водород (он превращается в гелий), то термоядерные реакции превращения водорода в гелий начинают идти в слое вокруг ядра. Светимость звезды на этом этапе увеличивается. Звезда как будто разбухает. Но температура поверхностных слоев звезды уменьшается, поскольку размеры ее увеличились. Поэтому она начинает светиться не голубым, а красным цветом. Такую звезду называют красным гигантом. Дальше звезда эволюционизирует следующим образом. Поскольку в ядре не идут термоядерные реакции и не выделяется тепло, то она постепенно сжимается под действием сил гравитации. В результате сжатия ядра увеличивается его температура. Она достигает 100–150 миллионов градусов. При столь высокой температуре гелий становится источником тепла: идут термоядерные реакции, в результате которых ядра гелия превращаются в ядра углерода. Давление внутри ядра звезды увеличивается, поэтому сжатие прекращается. Светимость звезды на этом этапе увеличивается из-за выделения энергии из ядра. В результате увеличивается и поверхностная температура звезды.