Для старшего поколения имя О.Ю. Шмидта связано с предвоенными исследованиями Арктики, эпопеей "Челюскина", первыми станциями "Северный полюс" (СП). Геофи зики и геологии помнят его работы по Курской магнитной аномалии, большую научно- организаторскую деятельность как вице-президента АН СССР (1939–1942 гг.), дирек тора Арктического института (1930–1932 гг.), начальника Главсевморпути (1932– 1939 гг.), директора Института теоретической геофизики (1937–1949 гг.). Математи кам хорошо известна теорема Шмидта в теории групп и монография "Абстрактная теория групп". Велика его роль в становлении Московской алгебраической школы.

С середины 40-х годов и до последних дней жизни О.Ю. Шмидт отдал много сил разработке основ теории образования Солнечной системы, происхождения и эволю ции Земли. Почти полвека прошло со времени знаменитых "Четырех лекций о проис хождении Земли" О.Ю. Шмидта. Не все предлагавшееся прошло испытание временем, во многом изменились взгляды на характер процессов формирования звезд, обнаружены околозвездные диски, благодаря космическим исследованиям получен огром ный материал по составу и строению тел Солнечной системы. Геофизические и геохи мические методы исследования значительно пополнили, а во многом и изменили наши представления о начальном состоянии Земли, ее последующей эволюции.

О.Ю. Шмидт заложил основы современной теории формирования Земли и планет путем объединения твердых частиц и тел в газопылевом допланетном облаке. Он впер вые сформулировал проблему образования планет как комплексную астрономо-гео лого-геофизическую проблему и посвятил последние 15 лет жизни изучению ее физи ко-механических аспектов. О.Ю. Шмидт привлек к разработке теории широкий круг исследователей разных специальностей; умело организовал научные дискуссии и соз дал в Геофизическом институте АН СССР небольшое подразделение для целенаправлен ной работы по углубленному развитию теории. Исследования продолжателей О.Ю.Шмид та получили международное признание.

Биографы О.Ю. Шмидта отмечают, что еще в юношеские годы у него возник интерес к проблеме происхождения Земли и планет, а в середине 20-х годов он начал занимать ся математической разработкой задачи трех гравитирующих тел. Но целенаправленно он занялся проблемой лишь в разгар Великой Отечественной войны, в 1942 г ., сразу после того как И.В, Сталин снял Отто Юльевича с поста вице-президента Академии наук СССР, "освободив" его от огромной организационной работы. Не случись этого незаслуженного наказания, возможно, развитие планетной космогонии в нашей стра не было бы совсем иным, и мы сейчас лишь цитировали бы работы западных ученых. Оглядываясь назад, в 40-е и 50-е годы, мы не видим другой, столь же крупной лич ности, кто мог бы так же авторитетно и убедительно создать новое направление в науках о Земле и Солнечной системе, опередив на 10—15 лет наиболее развитые страны.

Исследуя Землю как полярный первопроходец и как геофизик-теоретик, О.Ю. Шмидт постоянно ощущал дефицит надежной теории происхождения и начального состояния Земли, из-за которого оставались нерешенными многие актуальные практически задачи. С 1943 г . он стал публично излагать свою теорию аккумуляции Земли из небольших тел, которая тогда называлась "метеоритной" теорией и которая хорошо согласовы валась с геофизикой и геохимией.

До этого времени проблема происхождения планет считалась чисто астрономической. Во главу угла ставились известные четыре закономерности строения солнечной системы: 1) почти круговые и компланарные орбиты планет с одинаковым направлением обращения вокруг Солнца; 2) закономерное увеличение расстояний между планетами; 3) деле ние планет на две группы (земного типа и планеты-гиганты); 4) дисбаланс в распре делении массы и углового момента между Солнцем и планетной системой. Первые три закономерности говорили о некоем общем допланетном облаке, в котором имело место падение температуры с расстоянием от Солнца – к такой картине ученые пришли задолго до О.Ю. Шмидта. Распределение же массы и момента в Солнечной системе не объяснялось ни в одной астрономической теории. Полная неясность существовала также в отношении свойств допланетного облака и длительности различных этапов процесса. Неясно было также, образовалась ли Земля из массивного сгустка в резуль тате потери большей части массы или она аккумулировалась из меньших объектов; каким было ее начальное состояние.

Анализ всех геофизических и геохимических данных привел О.Ю. Шмидта к одно- значному выводу о том, что Земля никогда не проходила через полностью расплавлен- ное "огненно-жидкое" состояние, следовательно, она произошла из более мелких тел (подобных метеоритам). Отсюда вытекало, что допланетное облако не было массив- ным. Для объяснения его больших размеров (требование большого углового момента при медленном вращении Солнца) О.Ю. Шмидт предположил, что облако было захвачено Солнцем при его встрече с межзвездной туманностью. Именно это утверждение, хотя и подкрепленное новаторской работой о возможности захвата в системе трех гравитирующих тел, вызвало наибольшую критику со стороны астрономов. У подав ляющего числа астрономов существовало убеждение, что планеты являются побоч ным продуктом образования звезд, совместное образование выглядело намного привле кательнее, чем захват. В те годы было модно давать идеологические оценки: непривыч ные или кажущиеся сомнительными взгляды (высказывания) могли быть расценены как "идеалистические". Например, такие ученые, как К. фон Вейцзеккер, Эддингтон, Ф. Хойл и другие на одном большом совещании были возведены в ранг "физических идеалистов", а некоторые ученые за поддержку идеи омоложения звезд в результате аккреции газа — в разряд хойлистов. На семинарах по философии можно было получить упрек в идеализме даже за преподавание гипотезы Шмидта студентам.

О.Ю. Шмидт, конечно, рисковал, когда выступил с подробным изложением своей теории на Всесоюзном совещании по вопросам космогонии в апреле 1951 г.: ведь не прошло и трех лет с печально знаменитой сессии ВАСХНИЛ 1948 г., когда была разгромлена генетика.

Если бы на этом совещании, на котором выступили с докладами более 40 извест нейших ученых, не победил здравый смысл, критика отдельных спорных положений О.Ю. Шмидта, слившись в общее осуждение, закрыла бы возможности для дальнейшей разработки его преждевременной теории.

О.Ю. Шмидт добился принятия совещанием официальной резолюции, содержавшей весьма ценную программу действий в астрономии и науках о Земле; труды совещания были в сжатый срок опубликованы. Эта книга содержит много новых идей, отражает честную борьбу мнений, и если не считать некоторых ритуальных упоминаний великого Сталина и загнивающего капитализма с его идеалистами-учеными, она многое может дать и современному читателю.

Наиболее полное изложение теории О.Ю. Шмидта дано в третьем издании его книги "Четыре лекции о теории происхождения Земли", вышедшей в 1957 г., через год после его смерти [11.

Первое издание книги вышло в 1949 г . на основе лекций, прочитанных О.Ю.Шмидтом весной 1948 г . в Геофизическом институте АН СССР для представителей наук о Земле; вскоре, в 1950 г . вышло второе издание "Четырех лекций". Затем последовал пятилет ний период интенсивного развития теории, вовлечение в работу многих ученых разных специальностей. Весь этот период шли острые дискуссии по различным аспектам проб лемы. Тяжелая болезнь и безвременная смерть Отто Юльевича в сентябре 1956 г . поме шали ему написать фундаментальную книгу. Редакционная коллегия под председа тельством А.И. Лебединского, в которую входили Б.Ю. Левин, Г.Ф. Хильми, B . C . Сафро нов и С.В. Козловская, подготовила и издала 3-е издание на основе 2-го с использова нием работ О.Ю. Шмидта 1951–1955 гг. и его рукописных материалов.

В те же годы известный американский физикохимик Гарольд Клайтон Юри пришел к выводу о холодной аккумуляции Земли на основе исследований метеоритов и анализа геохимических данных. В 1952 г. в США вышла его книга " The Planets " [2] , в которой он изложил свои взгляды. Однако ему, как и О.Ю. Шмидту, пришлось долго бороться с распространенным мнением об образовании Земли из гигантской протопланеты. Еще в 60-х гг. в американских книгах о Земле и космосе преобладало изложение такой теории.

Книга О.Ю. Шмидта "Четыре лекции" была переведена на английский язык и издана в 1959 г . на Западе издательством Lawrence and Wishart , Она содержит четыре раздела (лекции). 1. Состояние вопроса. Постановка задачи. Основные идеи и факты. 2. Основ- ные закономерности планетной системы как результат эволюции газовопылевого роя. 3. Проблема происхождения газовопылевого облака. 4. Планета Земля. Кроме того, в ней приведены три приложения: формулы для определения знака осевого вращения планеты, начальные данные для известного численного примера захвата в системе трех тел, рассчитанного Н.Н. Парийским, и краткое изложение результатов Г.Ф. Хильми, показавшего возможность такого захвата. Приведена также библиография из 113 наз ваний работ самого О.Ю. Шмидта и других ученых, в том числе его сотрудников.

Важнейшей заслугой О.Ю. Шмидта является то, что он впервые сформулировал проблему происхождения планет как комплексную астрономо-геофизическую проб лему. Он также расчленил проблему планетной космогонии на три части (задачи): а) происхождение околосолнечного допланетного облака (туманности); б) образова ние в этом облаке планет; в) эволюция планет, в первую очередь Земли, от их началь ного состояния до современного с тем, чтобы вывести геофизические, геохимические и геологические следствия образования планет и связать космогонию с данными наук о Земле.

Первая часть должна решаться вместе с астрономами; лишь в последние годы были открыты околозвездные диски и сделаны серьезные попытки моделировать совмест ное образование Солнца и облака; О.Ю. Шмидт понимал нереальность решения этой задачи в 40—50-е годы. Вопреки мнению, что решение проблемы образования планет следует отложить до того времени, когда будет решена проблема происхождения звезд, О.Ю. Шмидт считал актуальным исследование именно второй части проблемы. Он называл ее центральной задачей планетной космогонии и подчеркивал, что "центральная задача может быть поставлена и решена до некоторой степени независимо от решения первой задачи (а)". В те годы это разделение второй и первой частей проб лемы было очень важным в методологическом отношении.

Наиболее важные результаты, представляющие крупный вклад в планетную космо гонию, были получены во второй и третьей частях проблемы. Они и составляют основ ное содержание теории О.Ю. Шмидта. Постановка третьей задачи — об эволюции планет с момента их образования — предвосхитила современную сравнительную планетоло гию, которая развилась в самостоятельное направление благодаря космическим иссле дованиям, но это уже происходило после кончины О.Ю. Шмидта.

Остановимся на каждой из трех частей проблемы более подробно.

Происхождение допланетного облака. В распоряжении астрономов было слиш ком мало фактических данных для решения этой проблемы в 40–50-х годах. Тем не менее О.Ю. Шмидт считал необходимым показать, что главная трудность проблемы, связанная с аномальным распределением момента количества движения в Солнечной системе, может быть устранена. С этой целью он выдвинул гипотезу о захвате Солн цем вещества допланетного облака во время его встречи с галактической темной туман ностью, состоящей из пыли или метеоритов. Одновременно он начал разрабатывать, правда, не вполне удачно гипотезу образования двойных звезд путем захвата. Объяс нение большого момента количества движения планет при малом моменте количества движения Солнца с помощью гипотезы захвата Солнцем вещества планет логически представляется наиболее простым. Но это еще не означает, что именно таким должен быть естественный физический процесс. Астрономы 40-х годов верили в классическое Канто-Лапласовское представление о совместном образовании Солнца и допланетного облака из единой туманности, хотя еще не было выдвинуто ни одной приемлемой модели совместного образования. Гипотеза захвата подверглась суровой критике. Специалисты в области небесной механики, основываясь на старых результатах Шази, считали гравитационный захват в системе трех тел невозможным. Астрофизики допус кали возможность захвата, но считали его крайне маловероятным. Первый, предло женный О.Ю. Шмидтом упрощенный вариант захвата при сближении двух тел в поле тяготения Галактики, оказался неправильным. Тогда О.Ю. Шмидт предложил захват в системе трех гравитирующих тел и доказал его возможность, Обладая замечательной математической интуицией, он построил конкретный пример движения, приводящего к захвату. Численное интегрирование, выполненное Н.Н. Парийским, подтвердило, что

захват действительно осуществляется. Для небесной механики установление возмож ности захвата в классической задаче трех тел было важным новым результатом.

Вскоре возможность захвата была подтверждена аналитическим путем (Г.Ф. Хиль- ми, Ю.Л. Газарян, Г.А. Мерман). Были рассмотрены и другие формы захвата (Т.А. Аге-кян, В.В. Радзиевский, X . Альвен), однако решение проблемы происхождения допланет ного облака таким образом не приблизилось: гипотеза захвата не была опровергнута, но и не была принята. К сожалению, астрономы нередко свое отрицательное отноше ние к теории захвата без достаточных оснований распространяли на всю теорию. В последующие годы, когда стали складываться более определенные представления о процессе звездообразования, началось конкретное моделирование образования допланетного диска, появилось понятие " protosolar nebula ", т.е. "протосолнечная туманность", объединяющая вещество Солнца и планет. Солнечный туманностью стали называть окру жающий Солнце диск (не включающий Солнце). Современный вариант захвата был рассмотрен Каулой и Кобриком в 1979 г .: здесь протосолнечная туманность коллап- сирует в одиночную звезду – Солнце, а момент приобретается за счет приливного взаи модействия периферии туманности с другой – тумманостью, на ранней стадии кол лапса [3].

В целом же гипотезы совместного образования Солнца и допланетного облака пред ставляются сейчас более перспективными, чем гипотезы захвата. Фундаментальный материал по проблеме содержится в больших коллективных международных моногра фиях " Protostars and Planets ", 1978; " Protostars and Planets II ", 1985 и " Protostars and Planets III ", 1991, издаваемых Аризонским университетом США [4-6]. Одна из моделей совместного образования Солнца и облака умеренной массы разрабатывается в лаборатории, организованной О.Ю. Шмидтом в 1946 г . в институте, носящем теперь его имя. По этой модели в 1986 г . была успешно защищена докторская диссертация Т.В. Рузмайкиной.

Важнейшим стимулом для продолжения исследований совместного образования являются недавние открытия околозвездных дисков из газа и пыли, обладающих кеплеровским вращением вокруг центральных звезд. Здесь уместно напомнить, что одним из сильных аргументов против теории О.Ю. Шмидта в 1951 г., высказанным известным астрофизиком, являлось утверждение: “Но ведь никто никогда не видел звезды, вокруг которой уже вращается облако” (см. “Труды первого совещания по вопросам космогонии”. М.: Изд-во АН СССР. 1951. С. 279) [7]. Теперь, к счастью, уже видят.

Образование планет. Идея О.Ю. Шмидта об образовании планет путем объединения твердых частиц и тел (метеоритная или планетезимальная теория) определила успех и перспективность дальнейшего развития теории, В то же время она представ ляла подлинно революционный шаг в планетной космогонии, так как в течение длительного времени в ней господствовали представления об образовании планет из газо вых сгустков. Лишь в самом конце XIX в. метеоритную гипотезу развивал бельгийский ученый Лигондес, а в начале XX в. (1904 –1905 гг.) появилась планетезимальная гипо теза американских ученых Мультона и Чемберлина. Но эти гипотезы не получили даль нейшего развития и были вскоре оставлены. Необходимость повернуть космогонию на этот путь уже в 40-х годах была неочевидной, и решение О.Ю. Шмидта в значительной мере определялось его богатой интуицией.

Огненно-жидкое начальное состояние Земли, образовавшейся из гигантского газово го сгустка, противоречило целому ряду фактов, обнаруженных к тому времени. Если бы дело шло лишь о потере, легких и летучих элементов, связанной с неболь шими массами планет земной группы, то чем тяжелее элемент, тем больше было бы его содержание в Земле. Однако содержание тяжелых инертных газов криптона и ксенона в Земле составляет лишь стотысячную часть от космического обилия; сильно обеднены в Земле также азот и неон. Земля составлена из таких компонентов, которые в усло виях допланетного облака могли находиться в конденсированном состоянии, т.е. вхо дить в состав твердых частиц. Большую роль в выработке правильного взгляда на воз можность объяснения состава Земли сыграла работа И.С. Шкловского 1951 г . [8], в которой была показана неэффективность отсортировки легких газов при термичес кой диссипации массивных гравитирующих газовых сгустков солнечного состава. А Земля по прежней концепции как раз и должна была представлять такой сгусток, с массой примерно в 600 раз больше современной, поскольку добавление до космичес кого обилия легких и летучих соединений к тем тяжелым компонентам, которые составляют Землю, приводит именно к таким гигантским величинам (В.Г.Фесенков принимал массу протоземли около ЗОе). Но еще ранее, в 1944 г ., произошло событие, поставившее под сомнение концепцию гигантских протопланет: открытие Койпером линий метана в атмосфере Титана, спутника Сатурна с массой, в 2 раза большей массы Луны. Тогда это было интерпретировано как наличие мошной метановой атмосферы на небольшом теле, что полностью исключало горячую начальную стадию у спутника. В 1981 г . с помощью Вояджеров было найдено, что метан составляет лишь примесь в мощной азотной атмосфере Титана; этот факт не меняет однако сделанного вывода о холодном образовании спутникового тела. Вообще, все спутники планет могли обра зоваться лишь путем аккумуляции мелких тел и частиц.

Деление планет на две группы – земного типа и планет-гигантов впервые получило естественное объяснение в теории О.Ю. Шмидта: в более близкой к Солнцу прогревае мой зоне образуются планеты земной группы из силикатов и металлов, а в более удаленной и холодной области образуются планеты-гиганты в основном из замерзших летучих соединений СН 4 , NH 3 , С O 2 и др. К началу 50-х годов еще не было ясно, как в рамках модели формирования планет из твердых тел возможно образование Юпитера и Сатурна. В.Г. Фесенков и А.Г. Масевич, указав, что в этих планетах доминирует водород, утверж дали, что теория О.Ю. Шмидта не в состоянии объяснить их химический состав. Л.Э. Гу ревич и А.И. Лебединский полагали, что в зоне планет-гигантов температура была очень низкой и почти весь газ конденсировался на пылинках. Впоследствии было показано, что водород и гелий могли присоединиться к этим планетам лишь в газовой фазе, так как температуры конденсации этих газов слишком низки даже для периферии про топланетного облака. Однако зародыши планет-гигантов могли образоваться лишь путем аккумуляции твердых планетезималей, в которых преобладали льды перечис ленных веществ и, конечно, водяной лед; лишь при достижении зародышами массы, достаточной для удержания и прогрессирующего сжатия мощной газовой атмосферы, могла начаться газовая аккреция. Понимание этих процессов развилось уже после О.Ю. Шмидта, но в его время важным был отказ от гипотезы гигантских газовых протопланет для всех планет Солнечной системы, а не только планет земной группы. Объяс нение деления планет на две группы (сейчас правильнее говорить о трех группах: зем ная, Юпитер – Сатурн и Уран – Нептун) было дано Б.Ю. Левиным на основании данных спектроскопии планет-гигантов и данных физики комет [11]. Большая роль водяного льда в составе ядер комет еще не вполне прояснилась в начале 50-х годов, иначе перечисление замерших летучих начиналось бы не с метана, а с воды.

О.Ю. Шмидт дал объяснение основных физико-механических закономерностей планетной системы. Наиболее просто и естественно объясняется движение планет по почти круговым орбитам, дочти в одной плоскости и в одном направлении. Оно является результатом осреднения элементов орбит отдельных частиц. Частицы первоначально двигались по разнообразным эллиптическим и наклонным орбитам. Но при объедине нии большого числа тел в одну планету эксцентриситет и наклон ее орбиты к централь ной плоскости должны стать очень малыми. В последовавшие десятилетия данное объяснение получило количественную разработку и в численных моделях и в аналитических исследованиях как в СССР, так и за рубежом. Заметную роль играют работы, выполненные в ИФЗ "научными внуками" О.Ю. Шмидта: А.В. Витязевым, И.Н. Зиглиной, Г.В.Печерниковой.

Важнейшей xa рактеристикой роста планеты является скорость процесса на различ ных его этапах и суммарное «догеологическое» время. Еще в 1945 г . в работе «Астрономический возраст Земли» О.Ю.Шмидт вывел формулу для скорости роста планеты, вычерпывающей вещество, находящееся в ее зоне. При выводе предполагалось, что каждое тело, двигаясь по наклонной орбите вокруг Солнца, за время своего обращения дважды пересекало плоскость орбиты планеты и при этом имело возможность упасть н а планету с вероятностью, равной отношению геометрического сечения планеты к площади кольцеобразной зоны планеты. Формула дает экспоненциальное убывание со временем количества вещества в зоне, еще не вычерпанного планетой. Предполагая, что выпадающее в настоящее время на Землю метеоритное и метеорное вещество является остатком первичного вещества зоны, О.Ю. Шмидт нашел по этой формуле возраст Земли (время роста) равным 7,6 млрд. лет. Эта оценка оказалась уязвимой для крити ки. Указывалось, что метеориты и метеоры представляют собой продукт распада асте роидов и комет, а не первичное вещество зоны Земли. В дальнейшем формула О.Ю. Шмидта стала одним из важнейших соотношений количественной теории роста планет. Она была выведена одним из авторов ( B . C . Сафронов) данной статьи с помощью другого, более строгого метода [12]. Скорость роста планет оказалась в 15-20 раз больше (оцененной О.Ю. Шмидтом): в 2 раза больше из-за того, что он фактически рассматривал только движение тел перпендикулярно плоскости орбиты планеты, и еще на порядок больше из-за того, что в формуле надо брать эффективное сечение столкно вения с гравитирующей планетой, которое существенно больше ее геометрического сечения. Земля как планета успела сформироваться за 100 млн. лет и уже в первые 1-2 млрд. лет вычерпала все первичное вещество своей зоны. В последующие годы делались неоднократные попытки ревизовать характерное время аккумуляции Земли, в основном в сторону его сокращения на один – три порядка, однако оценка в 100 млн. лет устояла; она подтверждена и динамическими расчетами и изотопными данными. Такое же характерное время роста Земли получил известный американский ученый Джордж Везерилл с помощью численного моделирования процесса аккуму ляции планет земной группы [13].

О.Ю. Шмидт предложил объяснение закона планетных расстояний. Согласно извест ному закону Тициуса–Боде, расстояния планет от Солнца меняются приблизительно в геометрической прогрессии. О.Ю. Шмидт обнаружил, что удельные моменты планет (квадратные корни из их расстоянии от Солнца) составляют арифметическую про грессию, точнее сказать одну-две для планет земной группы и другую для планет-ги гантов. Деление на две последовательности он считал естественным ввиду резкого различия всех характеристик двух групп планет. Но многие астрономы сочли это недостатком теории, так как в закон были внесены два дополнительных свободных параметра. Тем не менее нельзя не признать, что расстояния внешних планет лучше описываются арифметической прогрессией для R 1/2 чем геометрической прогрессией для R .

Теперь стало ясно, что расстояния планет отражают размеры их зон питания, а также условие устойчивости их орбит на больших временах.

О.Ю. Шмидт рассмотрел происхождение вращения планет при весьма общей поста новке задачи, до него никем не применявшейся. Он написал условия сохранения момента количества движения и энергии при переходе от начального состояния вещества в зоне данной планеты, т.е. облака частиц, движущихся вокруг Солнца к конечному состоянию или готовой планете. Начальный момент количества движения вещества зоны относительно Солнца перешел в орбитальный момент планеты и в ее вращатель ный момент. Чем меньше орбитальный момент, т.е. чем меньше радиус орбиты пла неты, тем больше должен быть вращательный момент. Но чем меньше радиус орбиты, тем меньше орбитальная энергия планеты и, как считал О.Ю. Шмидт, тем больше теп ловые потери в процессе ее образования. Отсюда основной вывод О.Ю. Шмидта: так как потери энергии в этом процессе велики, то вращение планет должно быть прямым (в направлении орбитального движения). Аналогично этому О.Ю. Шмидт считал, что обратное движение далеких спутников Юпитера связано с малыми тепловыми потерями при образовании спутников на больших расстояниях от планеты. Однако дальнейший анализ уравнений сохранения не подтвердил прямой зависимости вращения планеты от тепловых потерь [14] и вращение и потери определялись конкретными условиями объединения тел в планету. С учетом эксцентричности орбит допланетных тел удалось показать, что растущие тела приобретают преимущественно прямое вращение, что их угловые скорости вращения мало отличаются в широчайшем диапазоне масс и что

наклоны осей вращения планет к оси эклиптики связаны с нецентральными ударами крупных тел. Такая концепция получила затем развитие в работах А.В.Витязева и Г.В.Печерниковой. Иные подходы к исследованию происхождения вращения развива лись А.В.Артемьевым и В.В.Радзиевским и Р.И.Киладзе (приобретение вращения через спутниковые рои). В последние годы за рубежом проведены численные экспе рименты для трехмерных систем сталкивающихся тел, в которых найдено, что число тел, формирующихся с прямым вращением, больше числа тел с результирующим обратным вращением, что и наблюдается в Солнечной системе.

В концепции О.Ю. Шмидта образование спутников мыслится как процесс, сопутст вовавший формированию планет: “При образовании планет в процессе сближения частиц с крупными зародышами планет некоторые из частиц, сталкиваясь, настолько теряли скорость, что выпадали из общего роя и начинали обращаться вокруг планеты. Таким образом, около планетного зародыша образуется сгущение – рой частиц, обра щающихся около него по эллиптическим орбитам. В уменьшенном масштабе в этих роях будут происходить те же процессы, что и при образовании планет. Большинство частиц упадет на планету (присоединится к ней), часть же их будет образовывать око лопланетный рой и объединяться в самостоятельные зародыши – будущие спутники планет...”.

На основе этой идеи в последующие годы была развита количественная модель образования Луны (Е.Л. Рускол, У. Каула, А. Харрис), исследованы закономерности в протоспутниковых роях ( B . C . Сафронов, Е.Л. Рускол, Р.И. Киладзе, Г.В. Печерни кова, А.В. Витязев; Ф. Герберт, Д. Дэвис, С. Вайденшиллинг). Развиты также модели околопланетных газопылевых дисков, сопровождавших образование планет-гигантов (Е.Л. Рускол, А. Корадини, Д. Маньи, К. Федерико и др.). Рассмотрена связь процесса образования спутников с происхождением вращения планет.

Возможность слипания малых сталкивающихся тел ставилась под сомнение. Поэтому О.Ю. Шмидт первоначально считал, что в допланетном рое с самого начала присутство вали достаточно крупные тела, которые своим тяготением удерживали падавшие на них другие тела и частицы, В 1950 г . в работе Л.Э. Гуревича и А.И. Лебединского [101] была исследована эволюция околосолнечного пылевого облака, не содержавшего крупных тел. Вследствие неупругих столкновений частиц облако превратилось в тонкий диск (слой). Достигнув критической плотности, диск стал гравитационно неустойчивым и распался на множество сгущений. Объединение этих сгущений заверши лось образованием роя тел, принимавшегося ранее О.Ю. Шмидтом в качестве исход ного состояния облака. Эта работа представляла существенный шаг в изучении ранней стадии эволюции допланетного облака и стала одним из важных звеньев теории Шмидта. Она произвела весьма положительное впечатление на участников дискуссии, обсуждав ших теорию Шмидта в 1951 г . (см. выше). В дальнейшем было показано, что пылевой слой, принятый Л.Э. Гуревичем и А.И. Лебединским за исходное состояние, образовался в результате естественной эволюции околосолнечного газопылевого облака космического состава – вследствие затухания неупорядоченных движений в газе и оседания пылевых частиц к центральной плоскости облака. Еще при жизни О.Ю. Шмидта это было показано в работе B . C . Сафронова и Е.Л. Рускол [15]. Затем последовал большой цикл работ, посвященных газопылевым дискам с детальным изучением поведения и разделением компонентов. Физическая картина постепенно вырисовывалась благодаря рабо там С. Вайденшиллинга, А. Корадини с соавторами, П. Голдрейха и У. Уорда, П. Кас сена. Т.В. Рузмайкиной, А.Б. Макалкина и др. Целый ряд исследований (в том числе лабораторных) был посвящен проблеме прямого роста твердых частиц в более круп ные агрегаты. В настоящее время среди специалистов практически нет разногласий в отношении главной идеи об аккумуляции планет в газопылевом облаке, в котором строительным материалом служили твердые частицы, т.е. основной идеи О.Ю. Шмидта.

Большую роль в зapубeжнoй космогонии сыграли исследования Г. Юри, который с начала 50-х годов независимо от О.Ю. Шмидта отстаивал идею об аккумуляции планет из твердого вещества (из тел астероидных размеров), основываясь на физико-химичес ких исследованиях структуры и состава метеоритов. Это открыло для космогонии новый богатый источник фактических данных, который далеко не исчерпан до сих пор.

Начальное состояние и эволюция Земли и планет. Отправным пунктом для рас смотрения третьей части проблемы планетной космогонии являлась идея О.Ю. Шмидта о том, что Земля сформировалась в виде относительно холодного твердого тела и затем постепенно разогревалась теплом, выделившимся при распаде радиоактивных эле ментов. До этого в науках о Земле было общепринятым представление о горячем, расплавленном начальном состоянии Земли, опиравшееся исключительно на взгляды, господствовавшие в космогонии. Только В.И. Вернадский, благодаря его огромной научной эрудиции, смог подойти к проблеме с более широких позиций. Еще с 1908 г . он отказался от представления о первоначально горячей Земле и считал, что все внут реннее тепло имеет радиоактивную природу. Идея О.Ю. Шмидта о первоначально холод ной Земле, высказанная уже в космогоническом плане, переворачивала существо вавшие представления об эволюции Земли и имела исключительное значение для всех наук о Земле. Некоторые ученые сразу поняли ее перспективность, другие, наоборот, вначале считали ее подрывом всех основ геологии и геофизики и лишь постепенно переходили на эту точку зрения. За рубежом она распространилась позднее. Но уже в 1950 г . конференция геологов и геохимиков в Санта-Фе высказалась в пользу боль шей вероятности холодного начального состояния Земли.

Следует уточнить, что именно понимается под словами "холодное начальное состоя ние". Главное в этом понятии — это противопоставление "огненно-жидкому состоянию", что же касается конкретной температуры Земли, то по мере того, как вопрос глубоко и всесторонне изучался, количественные оценки температуры менялись в основном в сторону повышения начальной температуры Земли в определенных ее зонах; было найдено, что и в процессе аккумуляции могли образовываться очаги расплавленной магмы в них и начинаться дифференциация Земли на силикатную ман тию и железное ядро.

Начальное состояние Земли определялось в первую очередь ее температурой. Если бы вся гравитационная энергия, выделившаяся при образовании Земли, осталась в ее недрах, Земля нагрелась бы до 40 000 К. Поэтому очень важно, при каких конкретных условиях происходило формирование Земли. Первые оценки нагревания в процессе роста были сделаны в предположении, что вся энергия ударов падавших на Землю тел освобождалась на ее поверхности (Сафронов, 1959); это оправдано, когда падающие тела не крупнее нескольких сотен метров. При таких условиях нагревание планеты определяется временем ее роста. Чем оно дольше, тем большая часть энергии излу чается в пространство и тем ниже температура поверхности (максимум 350-400 К при продолжительности аккумуляции 100 млн. лет). С учетом выделения радиоактив ного тепла и энергии сжатия Е.А. Любимовой в такой модели было найдено, что мак симальная температура к концу аккумуляции Земли была в центре Земли и прибли жалась к 1000 К [16]. Столь низкая по сравнению с теперешней температура недр не удовлетворяла требованиям геохимии, так как приводила к довольно позднему формированию земного ядра. Делались попытки повысить начальную температуру Земли, ускорив время аккумуляции на три порядка либо допуская неоднородную аккумуляцию Земли, при которой вначале образуется ее железное ядро, и лишь затем на него аккретирует мантия. Оба эти предположения не согласуются с динамикой допланетного роя.

Важным шагом к пониманию начальных этапов роста Земли было выяснение роли крупнейших допланетных тел в термической истории Земли. Заметная часть энергии ударов таких тел не успевала излучиться с поверхности, и оставалась в недрах Земли.

На заключительной стадии аккумуляции тела падали на Землю со скоростями 8-12 км/с и образовывали кратеры с объемом, в 1000 раз превышавшим объем упав шего тела. Сафроновым была рассмотрена задача о нагревании шара с подвижной гра ницей; распределение по глубине выделяющейся энергии удара и аналог теплопро водности оценивались по данным теории кратерообразования, в которую пришлось ввести существенные поправки для крупнейших кратеров (большая доля захоронен ной под кратером энергии удара). Оценки показали, что уже при достижении Землей массы порядка 1/10 современной (т.е. массы Марса), температура у основания слоя,

прогреваемого ударами, т.е. на глубинах около 1000 км, повышается до температуры начала плавления вещества [17,18].

Весьма важным в этой концепции является представление о иерархии размеров допланетных тел. В последние годы исследования Дж. Везерилла и др. показали, что на заключительной стадии аккумуляции в зоне основного зародыша планеты может вырасти "тело номер 2", достигающее по массе 1/10 доли его массы (Везерилл, 1990). Усилия многих специалистов сейчас направлены на то, чтобы всесторонне изучить допус тимость в ранней истории Земли ее столкновения с телом, подобным Марсу. Аргументом в пользу такой катастрофы считается возможность образования массивного про толунного диска из вещества мантии Земли, если удар не был направлен в центр тела. Подробное обсуждение гипотезы "мегаимпакта" и связанных с этим проблем дано Витязевым, Печерниковой и Сафроновым [19] и Рускол [20].

Концепция роста Земли по О.Ю. Шмидту в ее современном виде позволяет объяснить выделение земного ядра за первые сотни миллионов лет существования Земли, а также продолжающуюся и в настоящее время дифференциацию земных недр. Эта теория увя зывается также с происхождением земной гидросферы и атмосферы [19].

Богатейший материал для построения теории происхождения Земли приходит от космических исследований планет и от лабораторных исследований метеоритов. Приро да астероидного пояса, поставляющего на Землю метеориты, еще только начинает изучаться. Тем важнее представляется идея О.Ю. Шмидта о поясе астероидов, высказан ная 40 лет назад. Вопреки популярной в то время точке зрения о катастрофическом происхождении астероидов вследствие распада одной планеты (Фаэтона), О.Ю. Шмидт пришел к выводу, что совокупность астероидов – это то, что осталось от не успевшего объединиться в планету множества малых тел в зоне между Марсом и Юпитером. Про цесс аккумуляции этой планеты был остановлен на промежуточной стадии из-за бли зости массивного Юпитера, который успел вырасти раньше и своими гравитационными возмущениями увеличил относительные скорости астероидных тел. В результате про цесс как бы повернул вспять, от преобладания слияния сталкивающихся тел к преобла данию дробления и распада. Все данные космохимии подтверждают, что вещество всех астероидов никогда не было объединено в одном планетном теле.

Продолжающееся в Институте физики Земли РАН развитие теории происхож дения Солнечной системы, столь же успешное как и при жизни О.Ю. Шмидта, является убедительным и ярким доказательством плодотворности и перспективности идей, положенных О.Ю. Шмидтом в ее основу.

Список литературы

1. Шмидт О.Ю. Четыре лекции о теории происхождения Земли. Изд. 3-е. Доп. М.: Изд-во АН СССР, 1957.140 с.
2. Urey H.C. The Planets. Their origin and development. New Haven : Yale University Press,-1953. 245 p.
3. Kobrik M. r Kaula W.M. Tidal theory for the origin of the solar mebula // Moon and Planets. 1979. V.20.P.61-101.
4. Protostars and Planets / Ed. T. Gehrels. The University of Arizona Press. Tucson , 1978.756 p . (Рус. п e - рев.: Протозвезды и планеты. М.: Мир, 1982.)
5. Protostars and Planets II / Eds D.C. Black and M.S. Matthews. The University of Arizona Press. Tucson , 1985.1313р.
6. Protostars and Planes III. The University of Arizona Press. Tucson , 1991.
7. Труды первого совещания по вопросам космогонии 16-19 апреля 1951 г. М.: Изд-во АН СССР, 372 с.
8. Шкловский И.С. О возможности объяснения различий в химическом составе Земли и Солнца термической диссипацией легких газов // Астрон. журн. 1951. Т. 28. С. 234-243.
9. Kuiper G.P. Titan: a satellite with an atmosphere //Astrophys. J. 1944. V. 100. P. 378-383.
10. Гуревич Л.Э., Лебединский A . M . Об образовании планет // Изв. АН СССР. Сер. физ. 1950. Т. 14. С. 765-799.
11. ЛевинБ.Ю. Происхождение Земли и планет. Изд. 4-е. М.: Наука, 1964. 116 с.
12. Сафронов B . C . О росте планет в протопланетном облаке // Астрон. журн. 1954. Т. 31. С. 499- 510.
13. Везерилл Д.В, Образование планет земной группы из планетезималей // Тр. Советско-американского симпозиума "Науки о планетах". М.: Мир, 1990.
14. Сафронов B . C . К вопросу о вращении планет // Вопр. космогонии. 1962. Т. 8. С. 150-167.
15. Сафронов B . C ., Рускол Е.Л. О гипотезе турбулентности в протопланетном облаке // Вопр. космо гонии. 1957. Т. 5. С. 22-46.
16. Любимова Е.А. О нагревании земных недр в процессе образования Земли // Изв. АН СССР. Сер. геофиз. 1955. № 5. С. 416-424.
17. Сафронов B . C . Эволюция допланетного облака и образование Земли и планет. М.: Наука, 1969. 244 с.
18. Сафронов B . C ., Козловская С.В. Нагревание Земли ударами формировавших ее тел // Изв. АНССР. Физ. Земли. 1977. № 10. С. 3-13.
19. Витязев А.В., Печерникова Г.В., Сафронов B . C . Планеты земной группы. Происхождение и ранняя эволюция. М.: Наука, 1990. 296 с.
20. Рускол Е.Л. Естественные спутники планет. Итоги науки и техники. Астрономия. Т. 28. М.: ВИНИТИ. 1986. 116 с.