 | Зоны естественного углеводородного синтеза на планетах |
C http://ai-malyshev.narod.ru/GasFactor/GasFactorsFigs.html#Fig027 - Малышев А.И
See http://plate-tectonic.narod.ru/tectonic74photoalbum.html
http://plate-tectonic.narod.ru/tectonic76photoalbum.html
Bсе небесные тела нашей Солнечной системы с размерами от нескольких сотен до первых десятков тысяч километров в своей эволюции проходили стадию дегазации, в процессе которой в недрах этих небесных тел закономерно возникали зоны естественного углеводородного синтеза.
Исключением являются лишь Венера и Меркурий с их перегретой под воздействием Солнечного излучения поверхностью, a положение зон естественного углеводородного синтеза имеет жесткую физико-химическую привязку по PT-условиям, а, следовательно, имеется возможность смоделировать различные варианты образования подобных зон не только для Земли, но и для условий иных планет.
Малые небесные тела
Каллисто – четвертый галилеевый спутник Юпитера.
Это единственный из галилеевых спутников, на поверхности которого отсутствуют проявления эндогенной деятельности, а рельеф сформирован воздействием метеоритных бомбардировок. В отличие от остальных галилеевых спутников его недра не разогреваются под воздействием орбитального резонанса и сравнительно слабо дифференцированы со времен его первичной аккреции. Малая плотность обусловливает на Каллисто чуть более низкую по сравнению с Луной силу тяжести (ускорение свободного падения на поверхности 1.2 м/сек2 против 1.6 м/сек2 на Луне). Более низкие температуры поверхности (порядка –180°С) обеспечивают эволюционную миграцию зон естественного углеводородного синтеза с глубин 6.9–9.2 км до уровня 105–140 км ). Дальнейшее уменьшение поверхностных температур и размера небесного тела ведет к еще большему смещению условий вероятного возникновения зон естественного углеводородного синтеза в его недрах. В этом плане показателен пример Плутона, в процессе эволюции которого вследствие изменений термического градиента возможное положение зон естественного углеводородного синтеза мигрирует с 8.7 и 11 км до 133 и 168 км. Последние величины уже сопоставимы с размерами самого тела (1160 км). Образующиеся на подобных Плутону и более мелких небесных телах зоны естественного углеводородного синтеза плохо выражены, так как незначительное количество углеводородных соединений, образующееся за счет реализации небольшого дегазационного потенциала подобных объектов оказывается еще и рассредоточенным в значительной части объема небесного тела.
Таким образом, зоны естественного углеводородного синтеза, образующиеся при естественной дегазации малых небесных тел имеют тенденцию мигрировать вглубь этих тел.
Единственным энергетическим источником для поддержания процессов самоорганизации, саморазвития и, в конечном счете, для образования протожизни, в этом случае является энергия самих дегазационных процессов, выделяющаяся вследствие гравитационной дифференциации недр небесного тела. Поэтому уровень возможной самоорганизации углеводородных соединений напрямую зависит от дегазационного потенциала тела, резко снижаясь с уменьшением его размера. А сама примитивная протожизнь, даже если ей суждено было возникнуть, угасает одновременно с завершением планетарных дегазационных процессов.
Зоны естественного углеводородного синтеза в процессе принудительной дегазации малых небесных тел. Наиболее ярким представителем малых небесных тел с принудительным развитием дегазационных процессов является Ио- самoe вулканически активнoe тело в Солнечной системе. В его рельефе преобладают межвулканические равнины, тогда как горы занимают только 3% от общей поверхности. Температура поверхности в районе экватора составляет –140o, но в некоторых районах она существенно выше.
Атмосферное давление около 10ster-2 Па. На Ио нет ударных кратеров, поскольку вулканизм закрывает поверхность новыми отложениями намного быстрее, разогрев недр Ио происходит из-за специфики его вращения вокруг Юпитера , вызывающего в недрах интенсивное приливное трение.
В наибольшей степени специфика вулканизма Ио проявляется в наличии большого количества серы.
Именно сере обязана поверхность Ио своей раскраской. При низкой температуре быстрое охлаждение паров серы приводит к образованию ее красной модификации в вулканических отложениях, помимо двух обычных в земных условиях модификаций лимонно-желтого и медово-желтого цвета. Белые пятна – замерзший конденсат двуокиси серы, характерно отсутствие в газовом составе выбросов паров воды, водорода, углекислоты. По мнению Малышевa А. И., подобная специфика газового состава вулканических выбросов определяется длительной высокотемпературной дегазацией Ио. Ио давно потерял основную массу наиболее легко отделяемых летучих – H, H2O, СО, СО2 и т.п. Сейчас в ходе дегазации происходит вынос летучих “второго эшелона”, т.е. более тяжелых соединений – S2, SO2, паров Na, K и т.д.
Чрезвычайно высокая вулканическая активность Ио позволяет предполагать, что этот спутник Юпитера слишком перегрет под воздействием приливного трения для условий возможного возникновения зон естественного углеводородного синтеза.
Однако, даже в случае образования этих зон в отдаленном прошлом, возникающие концентрации углеводородных соединений были бы уничтожены под воздействием высокой магматической активности Ио.
Более благоприятные условия для возникновения зон естественного углеводородного синтеза и зарождения на их основе протожизни имеются на втором галилеевом спутнике Юпитера – Европе, на поверхности Европы широко распространены формы рельефа, свидетельствующие о тектонической активности ее недр: хребты, зоны растяжения и формы хаотического рельефа. Под поверхностным льдом вероятнon существование океана. Однако при оценке возможного положения зон естественного углеводородного синтеза возникают определенные сложности, связанные с отсутствием данных о реальных термических градиентах в недрах Европы.
Эти сложности усугубляются из-за развития дегазационных процессов, так в этом случае процессы газовой диффузии, обуславливающие тепло- и массоперенос и, в конечном счете, гравитационную дифференциацию, и приводят к значительным вариациям в значениях локальных термических градиентов -(30 и 2 град/км.)
Энцелад. Он имеет диаметр всего 498 км, плотность около 1000 кг/м3, покрыт водяным льдом и отражает около 90% падающего на него света. Более старая поверхность спутника испещрена кратерами, молодая, сформированная процессами, происходящими в ледяном многокилометровом панцире, изобилует трещинами, разломами и ледяными хребтами.
Со станции Кассини с помощью масс-спектрометра INMS получены данные о химическом составе вещества, выбрасываемого гейзерами Энцелада: H2O (91%), N2 и/или CO (4%), CO2 (3.2%), метан CH4 (1.6%), следы пропана, ацетилена и ряд других соединений. По интенсивности теплового излучения установлено, что температура поверхности на полюсе меняется от менее –200°С до –93°С, тогда как температура вещества гейзеров составляет –48°С. Считается, что наиболее вероятной причиной развития на Энцеладе процессов принудительной дегазации является его разогрев под воздействием приливного трения из-за резонанса с Дионой и эксцентричности орбиты. В целом, полученные данные по Энцеладу позволяют исследователям рассматривать его как один из наиболее перспективных объектов для обнаружения внеземной жизни.
Эти представления вполне соответствуют оценкам, по которым зоны естественного углеводородного синтеза на Энцеладе вполне вероятны уже на глубинах 7–9 км.
Признаки наличия криовулканизма зарегистрированы на Дионе.
Этот спутник по сравнению с Энцеладом имеет вдвое больший размер (1118 км), в полтора раза большую плотность (1490 кг/м3) и вращается вокруг Сатурна на расстоянии 377.4 тыс. км с периодом, ровно вдвое превосходящим период Энцелада – 2.74 сут. Именно последнее обстоятельство и обеспечивает вышеупомянутый резонанс, способствующий разогреву недр обоих спутников, а следовательно, и развитию дегазационных процессов. Однако уровень активности Дионы много ниже по сравнению с Энцеладом.
Никаких признаков гейзеров нет. Если по существующим оценкам массопотери Энцелада за счет криовулканизма превышают уровень в 2 кг/сек, то для Дионы они оцениваются лишь в 6 г/сек, что, тем не менее, на порядок превышает оценку массопотерь в том случае, если бы этот спутник был вообще лишен эндогенной активности. Если имеющиеся признаки современной эндогенной активности Дионы получат подтверждение, то этот спутник может быть отнесен к объектам, на которых внеземная жизнь могла не только возникнуть за счет процессов самоорганизации в зонах естественного углводородного синтеза ЕУС, но и продолжить свое существование до настоящего времени за счет энергии принудительных дегазационных процессов.
Еще одним объектом, привлекающим пристальное внимание исследователей в плане возможного обнаружения внеземной жизни, является самый крупный спутник Сатурна – Титан, имеющий радиус 2575 км. Он совершает оборот вокруг Сатурна примерно за 16 дней, находясь от него на среднем расстоянии в 1.222 млн. км. Плотность Титана 1900 кг/м3.
Гравитация на Титане составляет седьмую часть земной. Температура у поверхности составляет около –180°С. Благодаря сочетанию низких температур и вполне ощутимой гравитации Титан имеет достаточно мощную атмосферу. По плотности она в полтора раза превышает земную и состоит в основном из азота и метана.
Кроме того, в ней в заметных количествах присутствуют вода и аммиак.
Hа поверхности присутствуют разнообразные формы рельефа, сформировавшиеся в результате как эндогенных (вулканизм и тектоника), так и экзогенных (метеоритные бомбардировки и эрозия) процессов. К наиболее характерным формам рельефа Титана относятся широко распространенные “дренажные каналы”, находящиеся в экваториальных областях “песчаные моря”, обнаруженные в северной полярной области озера углеводородного конденсата, распространенные в низких широтах тектонические возвышенности в виде гор и хребтов и, наконец, многочисленные криовулканические формы рельефа, наиболее распространенные в средних широтах. Все эти формы рельефа прямо или косвенно свидетельствуют о развитии на Титане активных дегазационных процессов.
Предполагается, что “дренажные каналы” формируются при катастрофических выбросах из недр Титана жидких углеводородов. Наиболее вероятным механизмом для образование песчинок, слагающих дюны “песчаных морей”, являются крио¬вулканические эксплозии. Значительная часть метановых озер, обнаруженных к северу от 70-й широты Титана, расположены в депрессиях, имеющих вулканическое происхождение.
Обрамление многих озер напоминает многоступенчатые кальдеры обрушения. В некоторых случаях обнаруживаются вложенные структуры, где в пределах более крупных кальдер присутствуют одна или несколько более мелких.
Имеются свидетельства сохраняющейся активности недр Титана. Прежде всего, это наличие в составе атмосферы метана и радиогенного аргона. Метан в условиях атмосферы Титана под воздействием космического излучения испытывает тенденцию к распаду с отщеплением водорода, улетучивающегося в космос. Поэтому его присутствие в атмосфере в значительных количествах говорит о существовании постоянного привноса этого газа из недр планеты. Hа Титане имеются признаки современной вулканической активности, обнаружены изменения в составе или структуре поверхности Титана. Размер области изменений превышает размеры наиболее активных вулканических областей в Солнечной системе.
Наличие сохраняющейся активности недр Титана скорее всего обусловлено эффектом разогрева его недр за счет приливного трения при вращении по орбите вокруг Сатурна. В настоящее время мы не знаем, каков температурный профиль недр Титана, но можем оценить его возможный диапазон. Эти оценки позволяют сделать вывод о том, что зоны естественного углеводородного синтеза в условиях Титана в случае высокой активности недр на уровне активности недр Земли располагаются в его недрах на глубинах от 7 до 9 км, тогда как в случае предельно низкой активности (уровень активности недр Марса) – на глубинах от 105 до 140 км. В обоих случаях зоны естественного углеводородного синтеза тесно связаны с водной средой. Это делает возможным возникновение и современное существование в недрах Титана углеводородных форм “жизни”, близких к тем земным формам, которые существуют в зонах глубоководных гидротерм. По крайней мере, по сравнению с ранее рассмотренными условиями возникновения и направлениями вероятной эволюции на Марсе и Юпитере, формы “жизни” Титана должны быть нам более близки.
Активные дегазационные процессы зарегистрированы и на Тритоне – крупнейшем спутнике Нептуна.
Предполагается, что Тритон он был захвачен Нептунoм, a формировался во внешних областях Солнечной системы, там, где Плутон и Харон, и их состав cхож. Они состоят из твердого льда углекислоты, графита, метанового льда, метанированного водяного льда и силикатов. Ha нем есть разреженная атмосфера, состоящая из азота и метана.
Считается, что метановый и азотный льды покрывают поверхность Тритона.
Температура поверхности Тритона низкая (–235°С), но строение поверхности указывает на внутреннюю активность Тритона (тектонические и даже вулканические явления в вязкой ледяной среде), oбнаружены гейзеры.