Вулканы Солнечной системы

Для современной астрономии характерно широкое применение «принципа сравнения». Если мы хотим изучить закономерности развития и строения какого-либо космического объекта, то один из весьма эффективных методов решения этой задачи состоит в том, чтобы отыскать во Вселенной другие подобные же объекты и постараться выявить их сходство и различие с объектом, интересующим нас. Обнаружив причины этого сходства и этого различия, мы значительно продвинемся в решении поставленной задачи.

Сходство указывает на общность причин, определенных факторов, оказывавших влияние на эволюцию изучаемых объектов, различие — помогает отыскать те обстоятельства, которые предопределили разные пути их развития.

Вполне естественно, что при изучении даже самых отвлеченных научных проблем конечной целью исследований является применение новых знаний в человеческой практике. Такая направленность обусловлена социальной природой науки, как одной из форм человеческой деятельности. Не составляет исключения и астрономия. Изучая космические явления, астрономы думают, прежде всего, о Земле. В особенности это относится к исследованиям других планет Солнечной системы, позволяющим лучше познать наш собственный космический дом. Одной из важных задач такого рода является изучение вулканизма.

Вулканические процессы представляют собой одно из характерных проявлений внутренней жизни нашей планеты, отзвуки которого оказывают существенное влияние на многие геофизические процессы. О масштабах земного вулканизма говорит хотя бы тот факт, что на Земле насчитывается около 540 действующих вулканов, т. е. таких вулканов, которые хотя бы однажды извергались на памяти человечества. Из них 360 находится в так называемом Огненном поясе вокруг Тихого океана и 68 на Камчатке и Курильских островах.

Еще больше вулканов, как выяснилось в последние годы, расположено на дне океанов. Только в центральной части Тихого океана их не меньше 200 тысяч.

Во время одного только среднего по мощности вулканического извержения выделяется энергия, сравнимая с энергией 400 тысяч тонн условного топлива. Если же сравнить вулканическую энергию с энергией, заключенной в каменном угле, то при крупных извержениях их «угольный эквивалент» достигает 5 млн. тонн.

Множество твердых частиц выбрасывается из недр Земли во время извержений. Они поступают в атмосферу и, рассеивая солнечные лучи, оказывают заметное влияние на количество тепла, приходящее на Землю. В частности, имеются данные, свидетельствующие о том, что некоторым периодам длительного похолодания в истории нашей планеты предшествовала сильная вулканическая активность. Современная наука располагает многочисленными данными, свидетельствующими о том, что вулканические явления происходят не только на Земле, но и на других небесных телах планетного типа, сходных с Землей по своей природе и строению.

Ближайшее к нам небесное тело — Луна и, судя по всему, условия ее формирования были близки к условиям формирования нашей собственной планеты. Поэтому сравнение с Луной представляет особенно большой интерес.

Как известно, в результате изучения Луны космическими аппаратами выяснилось, что подавляющее большинство лунных кольцевых гор-кратеров имеют ударное, метеоритное происхождение. Но тем не менее на поверхности нашего естественного спутника обнаруживаются и явные следы вулканической деятельности. Так, например, на Луне широко распространены базальты вулканического происхождения, встречаются и выходы застывшей лавы. Есть также основания предполагать, что концентрации масс — «масконы», обнаруженные с помощью искусственных спутников Луны под дном некоторых лунных морей, представляют собой не что иное, как застывшие лавовые пробки.

Существуют на поверхности Луны и такие образования, которые, возможно, связаны с вулканическими процессами еще более тесным образом. Речь идет о так называемых куполах — своеобразных круглых пологих вздутиях, на вершине которых иногда располагается образование, напоминающее вулканическую кальдеру (область обрушения вокруг кратера). Интересно, что подобные образования встречаются в довольно большом количестве и на Земле. Это — лакколиты, поднятия земной коры, возникшие в результате деятельности вулканических очагов. К их числу относятся, например, некоторые горы Северного Кавказа, которые большинство читателей наверняка хорошо знает, — Машук, Бештау, Змейка...

Вообще же в формировании лунного рельефа принимали участие как внешние — экзогенные процессы, так и внутренние — эндогенные. Примером совместного действия этих факторов является образование круглых морей. Согласно имеющимся в распоряжении исследователей Луны данным происходило это приблизительно так. В результате удара крупного метеоритного тела возникала воронка глубиной в несколько десятков километров. С течением времени за счет упругости лунной коры дно воронки постепенно выпрямлялось, а примерно через 500 миллионов лет происходил прорыв лавы с глубины около 200 км. Заполняя дно воронки и застывая, лава образовывала ровную поверхность. Примерно таким же образом происходило формирование лунных кратеров с плоским дном, так называемых затопленных кратеров.

Ко всему этому можно добавить, что изучение снимков лунной поверхности, полученных с борта искусственных спутников Луны, показало, что в целом ряде мест на лунной поверхности имеются застывшие лавовые потоки и озера. Как считают специалисты, активные вулканические процессы происходили на Луне в основном в первые полтора миллиарда лет после ее образования. В пользу такого предположения говорят измерения возраста образцов лунного грунта, содержащих вулканические породы. Возраст этот оказался не менее 3 миллиардов лет.

Явные следы вулканической деятельности можно обнаружить и на космических фотографиях Меркурия — ближайшей к Солнцу планеты. Поверхность Меркурия почти сплошь покрыта огромным количеством кратеров. И хотя сами эти кратеры, как и лунные — ударного происхождения, на дне некоторых из них хорошо заметны следы излияния лавы.

Есть также ряд данных, которые говорят в пользу предположения о том, что на Венере вулканическая активность продолжается до настоящего времени. Как известно, температура поверхности этой планеты приближается к 500° Цельсия. Видимо, столь высокая температура объясняется, прежде всего, действием парникового эффекта, благодаря которому в нижних слоях венерианской атмосферы аккумулируется тепло, поступающее от Солнца. Но не исключено, что определенный вклад в эту температуру вносят и вулканические процессы, в частности, излияние на поверхность масс горячей лавы. Возможно, с вулканическими выбросами связано и значительное количество твердых частиц, которые, согласно некоторым данным, присутствуют в газовой оболочке Венеры.

Следует также отметить большое количество углекислого газа (97%) в атмосфере этой планеты. А как известно, выделение углекислого газа — характерная черта вулканических явлений.

Мы пока не знаем, какова природа кратеров на Венере, — вулканическая или метеоритная. Зато обнаружены три «светлых» пятна, т. е. области, лучше отражающие радиоволны.

Одна из них достигает 400 километров в поперечнике. По мнению специалистов, пятна, о которых идет речь, — это образования, сформированные лавовыми потоками.

В районе горного массива Максвелл, на вершине самой высокой на Венере горы расположена 100-километровая кальдера — вероятнее всего вулканического происхождения.

А над областью, обозначенной греческой буквой «Бета», зарегистрировано значительное возмущение гравитационного поля — явление, которое в земных условиях отмечается над районами расположения молодых (хотя и не обязательно действующих) вулканов. Предполагается также, что многочисленные лучи, расходящиеся в разные стороны от Беты, — это застывшие потоки лавы. Видимо, Бета — щитовой вулкан с поперечником основания около 800 км и 80-километровой кальдерой на вершине.

В пользу предположения о вулканических явлениях, происходящих на Венере в настоящее время, свидетельствуют многочисленные электрические разряды типа молний, зарегистрированные советскими станциями «Венера-11, 12 и 13» в районе некоторых венерианских гор. Подобные явления не раз отмечались и при извержении земных вулканов.

Обращают на себя внимание и огромные скорости движения газовых масс в атмосфере Венеры. При сравнительно медленном собственном вращении планеты (один оборот вокруг оси в течение 243 земных суток), скорость атмосферной циркуляции достигает 4—5 суток. Но подобные ураганные скорости должны быть связаны с затратами колоссальных количеств энергии. Возможно, что эта энергия поступает не только от Солнца, но также из недр планеты.

Анализ новых данных о Марсе, полученных главным образом с помощью космических аппаратов, показал, что и на этой планете весьма существенную роль в формировании рельефа играли вулканические процессы. Так, некоторые марсианские кратеры обладают центральными горками с темной точкой на вершине. Не исключено, что это — потухшие вулканы.

Есть на Марсе и горы, относительно вулканической природы которых нет никаких сомнений, например, гора Олимп высотою около 24 км. Для сравнения достаточно напомнить, что высочайшая горная вершина Земли Эверест не достигает и 9 км. Когда в 1971 г. на Марсе бушевала сильнейшая пылевая буря, конус Олимпа возвышался над пылевой пеленой.

Рис. 10. Извержение вулкана на спутнике Юпитера Ио. (Снимок получен космическим аппаратом «Вояджер-1».)

В том же районе расположено еще три гигантских потухших вулкана, высота которых лишь чуть меньше. Согласно оценкам специалистов, извержения этой группы вулканов происходили десятки или сотни миллионов лет назад. Они сопровождались выбросом огромных количеств пепла, вероятно, покрывающего в настоящее время многие равнинные области планеты. Наличие на Марсе столь высоких гор вулканического происхождения свидетельствует о большой мощи вулканических процессов, благодаря которым на поверхность планеты изливались огромные массы вещества.

Пожалуй, одним из самых интересных открытий, сделанных с помощью космических аппаратов, явилось обнаружение на спутнике Юпитера Ио 8—9 действующих вулканов. Они выбрасывают пыль и раскаленные газы на высоту до 200 км.

Вулканические процессы, происходящие на Земле, связаны с разогревом земных недр главным образом за счет распада радиоактивных элементов. Что же касается Ио, то здесь источником разогрева, по-видимому, служат приливные возмущения со стороны соседних спутников Юпитера в его мощном гравитационном поле.

Несомненный интерес представляет тот факт, что хотя между фотографированием Ио станциями «Вояджер-1» и «Вояджер-2» прошло несколько месяцев, шесть из обнаруженных действующих вулканов продолжали извергаться. Чем объяснить столь большую длительность извержений? Интересную гипотезу выдвинул советский астроном Г.А. Лейкин.

Если Ио обладает собственным магнитным полем, не исключено, что на его поверхность происходит высыпание частиц из радиационных поясов Юпитера. Вполне возможно также, что в районах вулканических извержений существуют магнитные аномалии, способствующие концентрации таких частиц именно в этих местах. Под их воздействием может происходить испарение вещества поверхности, способствующее вулканическим явлениям.

Вулканические процессы могут протекать и на спутнике Сатурна Титане, который является одним из самых крупных спутников планет в Солнечной системе. Но только при извержениях на Титане изливаются не потоки горячей лавы, а жидкий метан и растворы аммиака.

Таким образом, вулканические процессы, судя по всему, представляют собой, несмотря на их разнообразие, закономерный этап эволюции небесных тел земного планетного типа. Поэтому изучение вулканических явлений на других планетах Солнечной системы несомненно будет способствовать более глубокому познанию закономерностей внутренней жизни Земли.