§ 49. Эволюция атмосфер безжизненных планет.

До сих пор описывались в основном эволюционные стадии в виде физико-химической изменчивости атмосферы Земли. В Солнечной системе из 9 планет имеется всего одна «планета жизни» - Земля. Теперь обоснуем закономерности возникновения эволюционных стадий развития атмосфер у тех планет, на поверхности которых не образуется растительно-животный мир. Эволюция атмосфер безжизненных планет состоит из 5 стадий:

1. Термическая стадия эволюции атмосферы (описана выше).

2. Вулканическая стадия эволюции атмосферы (описана выше).

3. Органосодержащая стадия эволюции атмосферы (описана выше).

4. Углекислая стадия эволюции атмосферы (новая стадия).

5. Стадия безатмосферной планеты (описана выше).

1) Отличие эволюции газовой оболочки (атмосферы) «безжизненных» планет от планет с развитой растительно-животной жизнью только в отсутствии кислорода в атмосфере из-за отсутствия растений на поверхности планеты. «Безжизненные» планеты имеют в наличии углекислую (CO₂) стадию атмосферы вместо кислородной (O₂) стадии атмосферы у планет с развитой растительно-животной жизнью. После вулканической стадии начинается органосодержащая стадия эволюционного изменения атмосфер. В настоящее время её проходят планеты – гиганты Солнечной системы: Юпитер, Сатурн, Уран, Нептун. Например, современный Юпитер содержит в своей атмосфере 40% метана СН₄. Дальнейшее эволюционное развитие атмосфер планет раздваивается. Если на планете образуется растительный мир, то начинается кислородсодержащая стадия атмосферы. Так произошло на Земле. Если на планете не было условий для возникновения растительной жизни, то атмосфера вступает в углекислую стадию эволюционного развития. В настоящее время углекислую стадию эволюционного развития проходит Венера.

2) Характерной чертой углекислой стадии развития является высокое содержание в атмосфере углекислого газа CO₂ (70 - 99%). Примером может служить атмосфера Венеры, которая состоит из углекислого газа на 97%. Массы Венеры и Земли примерно одинаковы, они одновременно начали и закончили термическую, вулканическую и органосодержащую стадии эволюционного развития атмосферы. Но 2 миллиарда лет назад их эволюционные пути разошлись. На Земле появилась растительная жизнь, и атмосфера стала насыщаться кислородом, поэтому возникла кислородсодержащая стадия атмосферы. Венера очень сильно нагревается Солнцем, потому что находится к нему гораздо ближе, чем Земля. Даже сейчас температура её поверхности достигает 750 ° по Цельсию. Поэтому на Венере не возникло жизни, а 2 миллиарда лет назад там возникла (и с тех пор продолжается) углекислая стадия эволюционного развития атмосферы.

Содержание большого количества углекислого газа в составе атмосферы Венеры объясняется следующим. Во-первых, на этой планете нет растительного мира, который жадно поглощает углекислый газ. Во-вторых, из-за очень горячей поверхности на Венере не смогли образоваться океаны и моря, воды которых хорошо растворяют углекислый газ и соли металлов с последующей реакцией соединения металлов (натрия, кальция, магния и т. д.) с углекислотой. Поверхность Венеры благодаря близости к Солнцу разогрета до температуры 750˚, поэтому вода находится в парообразном состоянии, равномерно заполняя паром атмосферу. В-третьих, интенсивность вулканических процессов на Венере в десятки раз выше, чем на Земле, так как препятствует остыванию поверхности планеты мощное солнечное тепло. Следовательно, в атмосферу от вулканов поступает большое количество углекислого газа. По этой же причине ее атмосфера почти в 100 раз более плотная и массивная, чем современная земная. Почему вулканическая деятельность на Венере в десятки раз более интенсивная, несмотря на одинаковый возраст с Землей? Потому что близость планеты к Солнцу как к дополнительному и мощному источнику тепла препятствует ее быстрому охлаждению и удлиняет естественную геологическую эволюцию. Венера удалена от Солнца на расстояние 108,2 миллионов километров, Земля - на 149,6 миллионов километров. Эволюционное охлаждение поверхности Венеры происходило значительно медленнее, чем Земли. По приблизительным расчетам, толщина кристаллической оболочки Венеры составляет всего 600 километров, а на Земле твердое вещество распространилось уже на глубину 2900 километров. Через тонкую кристаллическую оболочку вулканическим газам легче проникать из недр планеты в атмосферу, чем через толстую, более замкнутую кристаллическую сферу. Вот почему интенсивность вулканических процессов на Венере в настоящее время на много раз выше, чем на Земле. В-четвертых, углекислый газ накапливался в атмосфере Венеры по той причине, что он по своим химическим свойствам относится к наиболее инертным веществам по сравнению с другими вулканическими газами. Способность углекислого газа накапливаться в атмосферах планет обоснована в § 46.

3) Примерно через 2 миллиарда лет углекислая стадия станет реальностью и для атмосфер Юпитера, Сатурна, Урана, Нептуна, если на их поверхности не образуется растительная жизнь. Атмосфера этих планет будет состоять на 80 - 90% из углекислого газа. Этому будут способствовать интенсивные и длительные вулканические процессы, так как планеты-гиганты в своем составе имеют большую массу радиоактивных веществ, а поэтому их остывание удлиняется во времени. Кроме того, благодаря большой химической активности остальные газы атмосферы, кроме углекислого, за сотни миллионов лет «найдут возможность» вступить в химические реакции с веществом литосферы, и, соединившись с металлами, выйдут из состава атмосферы. В составе атмосфер планет-гигантов останется только углекислый газ.

4) Примерно через 3 миллиарда лет все «безжизненные» планеты Солнечной системы под действием диссипации потеряют свои атмосферы и вступят в стадию безатмосферной планеты. Они утратят атмосферы в такой последовательности: Луна, Меркурий, Марс, Земля, Венера, Плутон (0,08 массы Земли), Уран (15), Нептун (17), Сатурн (95), Юпитер (318 масс Земли). Через 3 миллиарда лет все 9 планет Солнечной системы лишатся атмосфер и станут похожими на Луну. Такой «эволюционный финал» ожидает атмосферы всех старых планет во Вселенной.