Здесь - Физика

ГАЛАКТОЦЕНТРИЧЕСКАЯ ПАРАДИГМА И ЕЕ СЛЕДСТВИЯ
А.А. Баренбаум
Кратко излагаются основные положения галактоцентрической парадигмы [1], связывающей цикличность геологических процессов на Земле с космическими явлениями
в Галактике и в Солнечной системе. Обосновано новое видение природы и строения
спиральных галактик. На единой методологической основе предложены согласованные
решения ряда фундаментальных проблем астрономии и наук о Земле. Создана необходимая база для тесного сближения геологической и космической областей знаний.
1. Введение
В последнее время все большее число исследователей объясняет глобальные геологические события в истории Земли воздействиями Галактики [2-14]. Впервые на эту
связь обращено внимание в середине 1950-ых годов [15] после того, как астроном П.П.
Паренаго [16] вычислил период орбитального движения Солнца в Галактике. И этот период оказался близким к продолжительности известного геологического цикла 200 300 млн. лет. Позднее были выдвинуты идеи, объяснявшие галактическим движением
Солнца также геологические циклы меньшей продолжительности 2080 млн. лет.
В качестве причин геологической цикличности обычно называют изменение гравитационного потенциала Галактики на разном удалении от ее центра, вариации скорости
движения Солнца по орбите, пересечение Солнцем спиральных галактических рукавов,
а также его колебания перпендикулярно галактической плоскости. Однако физические
механизмы влияния Галактики на конкретные природные процессы нашей планеты в
этих гипотезах остаются сугубо гипотетическими и проблематичными.
Автором показано [1], что сложившееся положение вызвано слабой разработанностью ряда принципиальных вопросов астрономического характера. В частности, отсутствием адекватной физической модели Галактики, а также удовлетворительной модели
ее спирального строения. В последние годы к этим трудностям добавились нерешенные
проблемы темной материи и темной энергии, что еще более осложнило ситуацию.
Более 25 лет автор занимается данным кругом вопросов в связи с изучением влияния физических процессов в Галактике на геологическое развитие Земли. Результаты
этих исследований положены в основу новой естественнонаучной концепции – «галактоцентрической парадигмы» [1]. Новая парадигма призвана согласовать астрономическую и геологическую области знаний в рамках более общей системы представлений.
Ее отличительной особенностью является учет влияния на Землю и другие планеты
Солнечной системы важного астрофизического явления – струйного истечения газопылевого вещества из центра спиральных звездных систем.
Данное явление, долго ускользавшее от внимания исследователей, позволяет однозначно связать основные геологические события в истории Земли с воздействиями Галактики в моменты попадания Солнечной системы в струйные потоки и спиральные
галактические рукава. Тем самым появляется возможность изучения вопросов строения
и физики Галактики методами геологии, как и решения назревших геологических проблем по данным астрономии и космических исследований в Солнечной системе.
Настоящий обзор знакомит с основными положениями галактоцентрической парадигмы и некоторыми результатами ее применения в «космическом естествознании». В
виду большого объема материала, многие вопросы излагаются конспективно и часто
без ссылок на публикации, примыкающие к тематике обзора. Ограниченность объема
обзора также не позволяет остановиться на решении проблем космогонии [1], являющихся неотъемлемой частью развиваемых представлений.
2. Галактики эллиптические и спиральные
В основе современного подразделения галактик на эллиптические и спиральные
(рис. 1) лежат конфигурации этих систем на оптических фотографиях.
и
ирал
п
с
е
ьны
мал
р
о
Н
Эллиптические галактики
Sc
Sb
Sa
SBа
Е0
Е3
Е7
SBb
S0
Пе
р ес
ече
нн
ые
спи
р ал
SBc
и
Рис.1. Морфологическая классификация галактик по Э.Хабблу [17]. По внешнему
виду Хаббл подразделил все галактики на два основных класса: эллиптических (тип
Е) и спиральных (типы S и SB), объединив их в виде «вилки». Дж. Джинс [18] дал
эволюционную трактовку этой диаграммы, предположив, что со временем галактики
перемещаются от E к S (горизонтальная стрелка). Сдвоенными вертикальными
стрелками показаны возможные преобразования спиральных галактик в модели [1].
Последующие исследования, однако, показали, что при фотографировании галактик с различными фильтрами и разной длительностью экспозиции конструкции этих
систем могут существенно меняться. У ряда спиральных галактик происходит смеще2
ние положений отдельных спиральных рукавов. И даже начинают наблюдаться ранее
неизвестные спиральные ветви [19]. Наиболее разительно меняются привычные очертания галактик при переходе от наблюдений в оптике к радиодиапазону [20]. В этом
случае 10% галактик с так называемым активным ядром, многие из которых относятся
к типу Е, обнаруживаются радиоизлучающие джеты, которые отстоят от галактики на
большие расстояния и могут удаляться от нее с субсветовыми скоростями [21].
Природа джетов долгое время оставалась проблематичной [21, 22]. Недавно автором показано [23], что джеты представляют собой систему генерируемых галактикой
электромагнитных спиралей. В них космическая плазма ускоряется продольным электрическим полем спиралей до релятивистских энергий. Систем таких спиралей разного
размера, вложенных друг в друга, у галактик может наблюдаться несколько [24].
Две разные системы ветвей, одна с логарифмическим, а другая – с архимедовым
типом закрученности спиралей имеются и у обычных спиральных галактик (табл. 1).
Таблица 1.
Характеристики галактических ветвей по С.Данверу [25] и Караченцевым [26]
Характерная особенность
Данвер (1942)
Караченцевы (1967)
Исследовавшаяся выборка:
Число галактик
Число ветвей
Тип закрученности спиральных ветвей
98
190
логарифмический
121
237
архимедов
Математическая формула
Различие в параметрах закрученности
разных ветвей одной галактики
Различие в параметрах закрученности
ветвей по всей выборке галактик
Разность длин ветвей одной галактики
Средняя длина ветвей
R() = R(0) exp()
может быть
значительным
большое,
0.06    0.73
67.2
300
R() = R(0) + 
отсутствует
в пределах ошибок
методики,  
27.5
250
Существование у галактик архимедовых ветвей астрономами, однако, отрицается
[19] под предлогом ошибочности работы [26]. Автором доказано, что причина расхождений результатов Данвера и Караченцевых обусловлена не ошибками измерений, а
одновременным существованием у спиральных галактик двух систем ветвей разной
природы [1, 27]. В силу специфики применявшихся методик С. Данвер выявил и изучал
параметры ветвей одной спиральной системы, а Караченцевы – другой.
Тем самым, спиральность галактик является гораздо более сложным и комплексным астрофизическим явлением, чем сегодня упрощенно полагают [22, 28].
3
3. Астрономические доказательства струйного истечения
Струйное истечение как астрофизическое явление, присущее спиральным звездным
системам, было теоретически обосновано Дж. Джинсом в 1929 году [29]. Как астрономический феномен оно было фактически открыто в нашей Галактике Я. Каптейном [30]
на четверть века раньше. Однако задолго до того, в 1812 году, на некоторые его катастрофические для Земли геологические следствия обратил внимание Ж. Кювье [31].
Астрономически данное явление проявляется в наличии у спиральных галактик системы архимедовых ветвей. Согласно нашей интерпретации наблюдений В. Бааде [32]
в галактике М 31 (рис. 2), эти ветви берут начало из отдельных «точек» ее быстро вращающегося газопылевого ядерного диска. Вещество архимедовых ветвей участвует
лишь в радиальном истечении из диска с неизменной скоростью VS = 300 км/с. Тогда
как сам диск вращается с постоянной угловой скоростью о = 1.2610-7 лет [27].
Это обстоятельство позволяет рассматривать архимедовы ветви, характеризующиеся параметром закрученности  = VS/о = 2.5 кпк/рад, как предсказанные Дж. Джинсом
струйные потоки вещества, истекающие из центра спиральных галактик.
I
R
кпк
S9
II
26
S8
22
18
N7
S7
N6
S6
14
10
6
2
0
S1

S5
N5
S4
N4
N3
S3
N2
N1

S2


III
IV
ОПИСАНИЕ НАСЕЛЕНИЯ ВЕТВЕЙ
ПО В.БААДЕ
Полностью распавшиеся спиральные
рукава, представленные небольшими
скоплениями звезд В-класса.
N6 - S6,
Слабые внешние рукава, представленные разбросанными группами сверхгигантов. Пыль не видна.
N4 - S4,
Максимум распределения населения I.
Рукава обрисованы множеством сверхгигантов, пыль слабо заметна.

N2 -S2,
яны сверхгигантами населения I. Первые сверхгиганты появляются в N2-S2
Первые области HII в ветвях N3-S3.
N1 -S1: Рукава из пыли.
Свергигантов и областей HII нет.
 
Рис. 2. Интерпретация спиральной структуры галактики М 31 на графике в полярных координатах [27]: точки S  правое крыло галактики, а точки N – левое крыло.
Штриховой линией показан радиус ядерного диска галактики. I-IV – номера установленных нами архимедовых ветвей. Справа дано описание состава населения
ветвей, принадлежащее В. Бааде[32].
В своем основании струйные потоки представлены темной газопылевой материей.
Она по мере удаления от центра осветляется, и в ней происходят процессы газоконденсации и звездообразования. Эти процессы достигают максимума на удалении 510 кпк
4
от центра. Здесь потоки газопылевого вещества пересекают два спиральных логарифмических рукава, выявленных в М31 Х.Арпом (рис. 3).
Рис. 3. Система логарифмических ветвей М 31 по Х.Арпу [33].
Заштрихованы области свечения газа, которые Арп использовал
для выявления спиральной структуры М 31
Ветвление архимедовых спиралей Бааде и логарифмических спиралей Арпа начинается в областях М 31, отвечающих разным максимумам тангенциальной скорости на
кривой дифференциального вращения галактики (рис. 4).
Ротационная скорость, км/с
400
Север
Юг
300
200
100
0
0’
20’
40’
60’
80’
Расстояние от центра, мин дуги
100’
120’
Рис. 4. Кривая вращения М 31 [19]. Максимум слева вызван вращением ядерного диска; второй максимум, отвечающий началу ветвления логарифмических спиралей, а также глубокий минимум между максимумами обусловлен
функцией распределением гравитационного потенциала галактики [1].
Логарифмические рукава вращаются вокруг центра галактики с более низкой угловой скоростью, чем у ядерного диска. Благодаря существующему в них электромагнит5
ному полю, эти рукава частично захватывают и увлекают за собой ионизированную
компоненту струйных потоков, накапливая в себе газопылевое вещество.
Места пересечения струйных потоков и логарифмических рукавов являются в галактиках областями наиболее интенсивного звездообразования. В процессе дифференциального вращения галактики эти области перемещаются по спиральным ветвям,
определяя величину и знак градиентов возрастов молодых звезд. Рождающиеся звезды,
однако, ведут себя по-разному. Одни образуются из газа и пыли рукавов, остаются в
галактике, и, подобно нашему Солнцу, со временем приобретают самостоятельные круговые орбиты. Другие возникают из вещества струйных потоков и наследуют их скорость VS. Эволюционируя и теряя яркость по экспоненциальному закону (рис. 5), эти
звезды за время 30 млн. лет навсегда покидают видимые пределы галактики.
N
50
20
10
5
L=3.6 кпс
2
1
0
6
12
24
18
30
R, кпс
Рис. 5. Число ассоциаций молодых ОВ звезд в отдельных кольцевых зонах
в плоскости М 31 [34]. Далее 12-15 кпк от центра численность ОВ звезд
уменьшается с расстоянием по вероятностному закону. Все эти ОВ- ассоциации принадлежат струйным потокам Бааде (см. рис.2). Параметр L соответствует их радиальному движению со скоростью VS = 300 км/с [27].
Изложенные представления, реализующие идеи Дж. Джинса [29] и В. Бааде [32],
положены в основу разработанной динамической модели спирального строения галактик [1]. Модель позволяет рассчитать продольный и поперечный градиенты возрастов
молодых звезд в архимедовых и логарифмических ветвях, вычислить длину этих ветвей, а также объяснить ряд других наблюдаемых у спиральных галактик особенностей.
Некоторые результаты вычислений для галактики М31 приведены на рис. 6 [27]
6
V, км/c , км/(кпк с)
200
g, млн.лет/кпк
2.0
1
2
100
1.0
3
5
0
4
10
20
5
R, кпк
3
4
-100
-1.0
-200
-2.0
Рис. 6. Расчетные значения градиентов молодых звезд (g), а также угловой () и радиальной (V) скоростей перемещения волны звездообразования в спиральных ветвях Арпа и Бааде как функция расстояния до центра М 31: 1, 2  продольные градиенты возрастов звезд, соответственно, в спиралях Арпа и Бааде; 3, 4  угловые скорости перемещения волны звездообразования в спиралях Арпа и Бааде; 5  радиальная скорость движения волны звездообразования в спиралях Бааде и Арпа.
Расстояние от центра галактик R* = /, отвечающее равенству радиусов кривизны
архимедовых и логарифмических ветвей, является выделенным. На данном расстоянии
скорость перемещения точки звездообразования в ветвях обоих типов стремиться к
бесконечности, что приводит к нулевым градиентам возрастов молодых звезд.
В волновой теории строения спиральных галактик [22, 28, 35] величину R* называют «радиусом коротации», а сам эффект объясняют совпадением скоростей вращения
вещества галактического диска и бегущей по нему спиральной волны плотности. Такое
объяснение, однако, спорно. Во-первых, у одной галактики может быть несколько радиусов R*, количество которых определяется числом ее логарифмических ветвей с индивидуальными параметрами . И, во-вторых, наиболее интенсивное звездообразование идет не по всему краю логарифмических спиральных рукавов, а только на тех их
участках, где они пересекается струйными потоками.
На примере М 31 и нашей звездной системы показано [1], что построенная модель
объясняет все наблюдаемые эффекты, доступные интерпретации с позиций теории волн
плотности [36], причем позволяет сделать это с большей полнотой и количественной
точностью, не требуя введения каких-либо дополнительных предположений.
7
4. Модель изотермической сферы
Из звездной динамики известно, что если дать возможность большой совокупности
звезд под действием взаимного гравитационного притяжения принять устойчивую
конфигурацию, они образуют сферу, состоящую из внутреннего изотермического ядра
и внешнего более протяженного гало [37]. В границах изотермического ядра (кроме его
центральной зоны) гравитационный потенциал системы U(R) постоянен и движение
звезд по скоростям и направлениям носит максвелловский характер.
Далеко за пределами изотермического ядра системы – во внешнем гало, у звезд
начинает преобладать радиальная компонента скорости, и наиболее быстрые из них покидают систему. Во внутренней области системы, где численность звезд достигает максимума, они могут испытывать частые взаимные сближения и разрушаться [38].
В самом центре изотермического ядра – в точке сингулярности, U(R)  const, что
может способствовать накоплению здесь газопылевого вещества распавшихся звезд и
формированию из него молодых звезд или даже черной дыры.
В переходной области между изотермическим ядром и гало распределение гравитационного потенциала звездной системы может быть представлено разложением в
асимптотический ряд

ck
k , где сk – постоянные коэффициенты.
k 0 R
U(R )  
(1)
Вследствие разрушения звезд в центре системы и утечки звезд из гало, изотермическая сфера галактик физически неустойчива. Со временем общее количество звезд в системе уменьшается, а ее изотермическое ядро сжимается, приводя к коллапсу системы.
В ходе эволюции звездных скоплений квазиравновесное состояние их изотермической
сферы сохраняется, а темп утечки звезд не меняется [39].
Такая модель, получившая название модели звездной изотермической сферы, широко используется в астрономии при описании строения и свойств шаровых звездных
скоплений [37, 39]. Однако для объяснения природы галактик эта модель, до открытия
явления струйного истечения, не находила применения. Смущало три обстоятельства.
Во-первых, наблюдаемое распределение ярких звезд в эллиптических и особенно в
спиральных галактиках не сферично. Во-вторых, вследствие интенсивного разрушения
звезд в ядре, здесь может возникнуть «черная дыра», которая резко сократит время
коллапса. И, наконец, третья причина связана с тем, что системы с массой галактик достигают равновесия за время, превышающее общепринятый возраст Вселенной.
Явление струйного истечения позволяет выйти из этого трудного положения.
8
5. Новый взгляд на природу галактик
Наши исследования показывают [40], что учет выноса вещества разрушенных звезд
из центра звездной системы струйными потоками делает физическую модель изотермической сферы вполне применимой и к объяснению спиральных галактик.
Только вот сами спиральные галактики оказываются иными. Это не плоские диски
из звезд с большим или меньшим утолщением в центре, по которым бегут спиральные
волны плотности [22]. А огромные квазисферические звездные системы, пребывающие
в стадии повторного звездообразования. Состоят они главным образом из старых давно
проэволюционировавших звезд, очень слабо проявляющих себя в излучении. Размер
спиральных галактик не ограничивается их центральной зоной, в которой сосредоточены молодые яркие звезды, а простирается в десятки раз дальше этого расстояния.
Мало чем отличаются от них и галактики эллиптические. Поэтому все галактики
(рис. 1) не зависимо от типа являются звездными формированиями одной природы. Это
испытывающие эволюцию сферические системы, которые пребывают в состоянии динамического равновесия и различаются морфологией области интенсивного образования звезд. У эллиптических галактик звездообразование происходит в центре, у спиральных галактик в основном – в их ветвях.
По представлениям Дж. Джинса [18], эволюция галактик сопровождается их перемещением вдоль хаббловской последовательности типов в направлении от E к S вплоть
до полного расформирования системы – стадия «неправильных» галактик [19]. Согласно нашим выводам [40], эти изменения, обусловлены уменьшением числа и общей массы звезд в изотермической сфере системы.
По мере перехода от эллиптических типов к спиральным масса галактик убывает, а
угловой момент вращения растет (рис. 7).
Угловой момент на единицу массы
E0
Масса
E4
E7-S0
Sb-SBb
Sс-SBc
Рис. 7. Диаграмма Х.Арпа [41]
На определенном этапе эволюции галактик (стадия S0) в их центре возникает газопылевой ядерный диск, и система из «эллиптической» трансформируется в «спиральную». Подразделение спиральных галактик на S- и SB-типы в нашей модели обусловлено наличием у них двух разных систем ветвей, образующих самостоятельные плос9
кости. Одна – архимедова, представлена истекающим из ядерного диска веществом, а
вторая – логарифмическая, повторяющая конфигурацию галактического электромагнитного поля. Системы с малым углом между плоскостями относят к «нормальным» Sспиралям, а с большим – классифицируют как «пересеченные» SB-спирали.
На основе данных геологии автором изучалась скорость эволюции Галактики для
последних 3.6 млрд. лет ее развития. Измерения показали, что все это время распределение звезд в Галактике оставалось равновесным, а темп их разрушения в галактическом ядре был постоянен и равен 8.8 масс Солнца в год [40]. Последний вывод хорошо
согласуется с результатами современных астрономических наблюдений [42].
Эти данные позволяют заключить, что с момента образования Солнца (4.7 млрд.
лет назад) в ядре Галактики переработана в пыль и газ масса звезд 41010 МО, что привело к уменьшению центральной массы нашей звездной системы на 15% отн.
Главный наш вывод состоит в том, что строение и эволюцию галактик определяют
пять основных физических процессов: 1) «перемешивание» траекторий звезд в совокупном гравитационном поле (релаксация), 2) изотермическое сжатие центральной области (коллапс), 3) разрушение звезд в ядре с накоплением их продуктов распада в центральном диске (поглощение), 4) удаление газопылевого вещества из центра системы
струйными потоками и 5) возникновение из газа и пыли при их распространении в галактической плоскости новых поколений звезд (звездообразование).
Соотношение характерных времен этих процессов в Галактике таково, что разрушение звезд и последующий вынос газа и пыли струйными потоками, с одной стороны,
предохраняет систему от быстрого коллапса, а с другой – компенсируется другими
звездами системы, которые стягиваются к ее ядру. Одновременно молодые звезды,
рождающиеся в галактической плоскости, переходят в ядро и окружающий его балдж.
В спиральных галактиках это приводит к возрастной стратификации молодых звезд
относительно галактической плоскости и придает распределению более старых звезд
форму эллипсоида вращения. У наиболее старых звезд распределение становится полностью сферически симметричным без всякого намека на галактическую плоскость.
Тем самым, мы приходим к принципиальному заключению, что центры галактик
являются своеобразным «молохом», перемалывающим звезды в газ и пыль. Причем не
только перемалывающим, но и созидающим вместо них новые поколения звезд. Выбрасывая их вместе с газопылевой материей в межгалактическое пространство, галактики тем самым «омолаживают» Вселенную, поддерживая в ней постоянный круговорот вещества.
10
Данный вывод, а также другие свойства галактик [19, 22, 41, 43], по мнению автора, гораздо лучше укладываются в представления, согласно которым галактики – это
спонтанно образующиеся и распадающиеся сгущения звезд и газа, неравномерно заполняющих доступную нашему изучению область Вселенной.
6. Спиральная модель Галактики
Из-за неполноты наблюдательной астрономической информации и низкой ее точности вопрос о спиральном строении нашей звездной системы у астрономов пока еще
очень далек от своего разрешения [43, 44, 45].
Построенная нами с привлечением данных геологии спиральная модель Галактики
[46], отвечающая изложенным представлениям, приведена на рис. 8. В отличие от М31
наша Галактика имеет четыре логарифмические ветви и лишь два струйных потока.
Потоки выходят из диаметральных точек ядерного газопылевого диска Галактики,
который наклонен на угол 22 [43] к плоскости логарифмических рукавов и испытывает прецессию с периодом 40-50 млн. лет, близким вращению диска [1]. Логарифмические рукава, как и в М 31 (см. рис. 3), начинаются из кольцевой зоны на удалении 4-х
кпк от центра, определяющей радиус изотермического ядра системы.
180°
II
270°
I
90°
Г.ц.
1
III
2
IV
0°
4 кпк
Рис. 8. Спиральная конструкция Галактики. Римские цифры – номера логарифмических рукавов (сплошные линии), арабские цифры – номера
струйных потоков (пунктирные линии). Г.ц. – галактический центр.
Стрелки указывают направление движения.
11
В силу современного положения Солнца в Галактике, из двух ее струйных потоков
реально наблюдается только один, отождествляемый с ветвью Ориона-Лебедя (рис. 9).
230
220
210 200 190 180 170 160 150
140
130
240
250
120
Персей
110
260
100
Орион
270
К
280
Ле
бед
и ль
Ст
290
90
ь
ре
ле
ц
80
70
60
1 кпс
300
50
310
320
330 340 350 0 10 20 30
40
Рис. 9. Местная система звезд Галактики [36] с нанесенными на нее
с рис. 8 положениями логарифмических ветвей (сплошные линии) и
струйного потока (пунктир). Звездочка в кружке – положение Солнца.
Эту ветвь, на внутренний край которой проецируется Солнце, сегодня ошибочно
считают ответвлением рукава Киля-Стрельца [22, 43, 45]. По составу звезд, углу закрученности спирали и наклону к галактической плоскости она заметно отличается [22, 43]
от рукавов Киля-Стрельца и Персея.
Солнце не принадлежит струйному потоку Ориона-Лебедя, а движется в Галактике
по самостоятельной, медленно эволюционирующей орбите [46].
Одним из центральных вопросов, решавшихся автором при построении данной модели, явился выбор расстояния Солнца от центра Галактики. На протяжении последних
50 лет это расстояние в астрономии неоднократно пересматривалось. Так, если в 1950ых годах наиболее достоверным считалось значение R0 = 7.2 кпк, то к 1980-ым оно возросло до 10.01.0 кпк [22]. Но затем наступил период снижения этой величины, и сегодня оно вернулось к значению 7.1 кпк [45] пятидесятилетней давности.
Полагая на основании работы [26] (см. табл. 1), что степень закрученности архимедовых ветвей у спиральных галактик одинакова, параметр  струйных потоков Галактики был принят таким же, как в М 31. Это приводит к величине R0 = 10 кпк [46].
7. Орбита Солнца в Галактике
Первое исследование движения Солнца в Галактике принадлежит П.П. Паренаго
[16]. В результате своих расчетов Паренаго нашел, что орбита Солнца близка круговой,
а его сидерический, аномалистический и драконический периоды движения составляют
12
212, 176 и 85 млн. лет, соответственно. Более поздние исследования [8, 12, 47] привели
к иным значениям параметров солнечной орбиты. Расчеты показали, что решение данной задачи сильно зависит от использованной модели гравитационного потенциала Галактики и принятого значения R0 солнечной орбиты.
В отличие от работ других авторов, наши расчеты выполнены для модели Галактики в виде звездной изотермической сферы. Функция распределения гравитационного
потенциала задавалась формулой (1), коэффициенты которой определялись при оптимизации вычисленной орбиты Солнца по астрономическим и геологическим данным.
Астрономическим тестом служило соответствие [48] рассчитанных взаимных движений Солнца, звезд струйного потока Ориона-Лебедя и ветвей Персея и Киля-Стрельца (см. рис. 9) координатам 1 и 2 вертексов Я. Каптейна [49]. Геологическим тестом, на
первом этапе, являлось согласие времен попадания Солнца в струйные потоки Галактики [50, 51] с границами стратонов геохронологических шкал фанерозоя [52] и венда
[53], а на втором этапе – совпадение времен попадания Солнца также в спиральные галактические рукава [54] с эпохами массового вымирания на Земле живых существ [55].
Согласно построенной модели, Солнце возникло в одном из четырех рукавов Галактики на удалении 8 кпк от галактического центра. После конденсации оно обрело
почти круговую орбиту, лежащую в галактической плоскости, в которой движется и сегодня. В результате многократных взаимодействий Солнца с другими звездами Галактики его орбита к настоящему времени приобрела и заметный эксцентриситет.
В результате оптимизации найдено [1], что современная солнечная орбита имеет
форму эллипса с большой полуосью 10.17 кпк и эксцентриситетом 0.36, медленно поворачивающимся в направлении движения Солнца с угловой скоростью 3.0410-9 лет-1.
Сидерический и аномалистический периоды Солнца составляют 223 млн. лет и 250
млн. лет. Одновременно Солнце совершает небольшие колебания поперек галактической плоскости. Эти колебания характеризуются драконическим периодом 40-50 млн.
лет, близким к периоду вращения ядерного диска, и имеют амплитуду 50 пк.
В настоящий момент времени Солнце движется со скоростью 253.5 км/с и ускорением +3.2 км/с в млн. лет к перигалактической точке орбиты.
Вследствие эволюции Галактики период движения Солнца и средний радиус его
орбиты со временем растут, а его средняя орбитальная скорость падает. Темп этих из = 7.47104 см/с в год [1]. Так что в
менений составлял: R = 3.03107 пк/год и V
прошлом радиус орбиты и период движения Солнца в Галактике были меньше, чем сегодня.
13
8. Связь галактического движения Солнца с геологией
В процессе орбитального движения Солнце квазипериодически в течение 1-4 млн.
лет пересекает струйные потоки и спиральные галактические рукава. И всякий раз в такие эпохи Солнечная система подвергается воздействию присутствующих в них объектов, в первую очередь, звезд и комет. Все без исключения такие события отмечены в
истории Земли как эпохи глобальных геологических, климатических, биотических и
иных катастроф, выступающих естественными границами геохронологической шкалы.
В табл. 2 и на рис.10 расчетные времена попадания Солнечной системы в струйные
потоки и спиральные рукава Галактики [54] сопоставлены с эпохами массового вымирания (МВ) на Земле живых существ по данным Дж. Сепкоски [55].
Таблица 2.
Времена эпох вымирания организмов по наблюдениям и данным расчета
№
Стратиграфическое положение эпохи
массового вымирания
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
17
18
19
20
21
22
23
24
Плиоцен
Олигоцен – миоцен
Ср.эоцен – приабонский век
Маастрихт – даний
Сеноман – турон
Баррем – апт
Киммеридж – титон
Плинсбах – тоар
Норий – рэт
Анизин – ладин
Татарский – грисбахский века
Сакмарский-артинский века
Степанская эпоха
Серпухов – башкир
Турне – визе
Фран – фамен
Лудловская эпоха
Ашгилл – лландовер
Лланвирн – лландейло
Тремадок – арениг
Дресбахский век
Ботомский век
Томмотский век
Начало фанерозоя (шкалы до 1993г)
Уровень
вымирания
ВМВ
ВМВ
ВМВ
(ВМВ)
(ВМВ)
ВМВ
Геологический
возраст границ
веков по шкале
[56], млн. лет.
Расчетное
время,
млн. лет
5.3 – 1.8
23.8
37.0
65.00.1
93.50.2
121.01.4
150.73.0
189.64.1
209.64.1
234.34.6
248.24.8
269
303 – 290
323
342
364
423 – 419
443
464
485
505 – 495
524 – 518
534 – 530
57015
3
22
43
67
90
116
147
183
213
234
253
272
293
317
340
366
397
433
463
484
503
522
543
567
Примечание: через черточку приводятся значения начала и конца одного века или эпохи, если событие
массового вымирания (МВ) охватило большую часть или весь этот интервал. ВМВ – великие массовые
вымирания. В скобках указаны события, признаваемые «великими» лишь отдельными исследователями.
Для данных в последней колонке предполагается, что Солнце входит в струйный поток на 2 млн. раньше
и выходит из него на 2 млн. лет позже расчетного значения.
14
30
20
10
0
500
400
300
200
Время, млн лет
100
0
Рис. 10. Сопоставление кривой смертности семейств морских животных в фанерозое
по подсчетам Дж. Сепкоски (а) с положением Солнца на орбите и его удалением от
центра Галактики и четырех спиральных рукавов (б): I-IY – номера спиральных ветвей Галактики (рис. 8). Ширина галактических ветвей (заштрихованы) условно принята 1 кпк. На кривой, отражающей положение Солнца на орбите, точки с цифрами –
моменты попадания Солнца в струйные потоки (табл. 2), квадраты – моменты его
одновременного пребывания в струйных потоках и спиральных рукавах.
Таким образом, между эпохами биотических кризисов и бомбардировками галактическими кометами существуют четкая причинно-следственная связь. Времена кометных падений также тесно коррелируют с эпохами повышенной тектонической активности Земли, так называемыми фазами Штилле [57]. Последние, как правило, отстают от
эпох вымирания организмов на несколько млн. лет [58].
Смертность организмов и активность тектонических процессов резко возрастают в
моменты пребывания Солнца в областях газоконденсации и звездообразования галактических рукавов. В истории Земли почти все они выделены как эпохи «великих массовых вымираний». Геологи с ними связывают границы периодов геохронологической
шкалы фанерозоя. Тогда как обычные моменты попадания Солнца в струйные потоки
отражены в этой шкале границами ее более мелких подразделений – отделов.
Вследствие неравномерного движения Солнца по орбите, интервал времени между
эпохами земных катастроф подвержен модуляции с периодом, равным длительности
аномалистического «галактического года» (рис.11). Этот график хорошо объясняет ре15
зультаты многочисленных эмпирических работ по цикличности биосферных кризисов
и эпох образования месторождений отдельных полезных ископаемых [3-5, 59-61].
IV
III
II
I
Рис. 11. Промежутки времени между последовательными попаданиями
Солнца в струйные потоки Галактики для последних 700 млн. лет. Цифры –
номера стратонов в табл. 2. Внизу показано общепринятое подразделение
этого временного интервала на геохронологические периоды и эры: кайнозойскую kz, мезозойскую mz и протерозойскую pz; I-IV – один из возможных вариантов объединения периодов в мегациклы.
Вычисленная орбита Солнца позволяет найти значения коэффициентов в формуле
(1) для сферически симметричного гравитационного потенциала Галактики:
U(R )  4.45  10
14


1  1.1  10 4  R
R

 0





1
7 
R
 9.9  10 
 R0




2

  , где R0 = 10 кпк.


(2)
Первый, зависящий от R член разложения, определяет движение Солнца по эллиптической орбите, а второй – медленный поворот линии апсид эллипса в направлении
перемещения Солнца. Членами разложения более высокого порядка можно пренебречь.
Модель изотермической сферы звезд с распределением гравитационного потенциала (2) устраняет проблему «темной материи». Она естественным образом объясняет
выполаживание кривой вращения спиральных галактик за пределами их изотермического ядра (см. рис. 4), а также крайне слабое изменение радиальной скорости движения струйных потоков, требуемое архимедовым типом их закрученности (см. рис. 2).
16
9. Геохронологическая шкала
Основой современной геохронологической шкалы является шкала стратиграфическая. Первая такая шкала, как отражение естественных этапов геологической истории
Земли, была утверждена на VIII сессии Международного геологического конгресса в
1900 г. В 1960-е годы границы стратоны этой шкалы получили датировку изотопными
методами измерения возраста пород, что дало толчок к разработке достаточно полной и
точной шкалы геохронологической [62]. Тогда же стало окончательно ясно, что многие
геологические процессы циклически повторяются на Земле с периодами 106109 лет.
Согласно галактоцентрической парадигме вся совокупность таких циклов отражает
не только внутреннее эндогенное развитие Земли. Она служит также индикатором ряда
мощных космических событий, которые квазипериодически повторяются в Солнечной
системе и оказывают сильное влияние на природные процессы нашей планеты.
На протяжении геологической истории Земли механизм этого влияния оставался
неизменным и по существу сводился к бомбардировке нашей планеты крупными космическими телами: астероидами и кометами. Поэтому современная геохронологическая шкала, построенная в виде иерархической системы вложенных друг в друга циклов разной длительности, может рассматриваться как эмпирическая информация о повторяющихся космических воздействий близкой природы. Они ранжированы по трем
признакам: 1) по величине сообщаемой Земле энергии, 2) по преобладавшему типу падавших тел и 3) по одиночному или массовому характеру их падений [54, 63].
Соответствие рубежей геохронологической шкалы основным космическим событиям отражено в табл. 3. Там же указаны периоды повторяемости этих событий и их
энергетическое влияние на Землю [40, 54].
Таблица 3.
Хронологическая шкала космических событий
Космическое событие
(физическая причина)
Подразделение Время (t) или период Энергетическое
шкалы
(T) повтора событий воздействие, Дж.
Пролеты Солнца сквозь массивные
звездные облака, массовые выпадения
Эон
на Землю астероидов.
Бомбардировки Солнечной системы
галактическими кометами:
«Сильные»
Эра
«Средние»
Период
«Слабые»
Эпоха
Столкновения Земли с крупными
одиночными астероидными телами:
диаметром более 3.5 км
Век
диаметром менее 3.5 км
Зона, раздел,
17
t = 3.6, 2.6, 1.65, 1.05
млрд. лет
10311032
10281029
T = 250 млн. лет
T  4080 млн. лет
T = 1937 млн. лет
1029
10271028
10261027
T  2.9 млн. лет
T 0.011.0 млн. лет
10221023
1022
10. Пролеты Солнца сквозь звездные облака
Считается, что сближения Солнца с другими звездами Галактики, способными изменить его орбиту, весьма маловероятны. Поэтому с момента образования Солнечной
системы такие события практически исключаются из рассмотрения [22].
Геологические данные, однако, свидетельствуют (рис. 12), что с начала архея было
как минимум 4 глобальных катастрофических события 3.6, 2.6, 1.65 и 1.05 млрд. лет
назад. Их можно трактовать как результат пролета Солнца сквозь массивные звездные
облака [40, 50]. В результате взаимодействий со звездами Солнце «скачком» меняло
параметры галактической орбиты, в первую очередь, ее эксцентриситет и фазу.
K
14
2.6
Номер мегацикла
12
10
1.65
8
1.1
6
4
I
2
0
III
II
1.0
IV
2.0
Время, млрд лет
V
3.0
Рис. 12. График мегациклов. По оси ординат отложены номера крупнейших
тектономагматических событий в истории Земли, если их отсчитывать от
настоящего времени в прошлое. На оси абсцисс показано время событий с
указанием возможной ошибки датирования геохронологическими методами.
Цифры в кружках – моменты (млрд. лет) взаимодействий Солнца с другими
звездами Галактики. Римскими цифрами обозначены эры: I – фанерозой, II –
неопротерозой, III – мезопротерозой, IV – палеопротерозой, V – архей.
В истории Земли эти события выделены как эпохи резкой активизации тектономагматических, геохимических и биотических процессов (рис. 13). С ними связывают
границы эонов, наиболее крупных подразделений геохронологической шкалы.
Возможны два основных механизма воздействия звезд на планеты. Первый обусловлен резким изменением направления движения Солнца в Галактике. Вследствие
этого Земля, как целое, могла получать импульс энергии 10311032 Дж. Величина данного импульса сопоставима с количеством энергии, выделившейся за всю историю
планеты в процессах радиоактивного распада (1.2-1.5)1031 Дж, дифференциации вещества (1.5-2.0)1031 Дж и приливного трения от воздействия Луны 2.81031 Дж [64].
18
Эта энергия в основном расходуется на изменение орбиты движения Земли вокруг
Солнца, но какая-то часть ее рассеивается в теле планеты, превращаясь в тепло. В
первую очередь она выделяется в зоне внешнего расплавленного ядра Земли, где преобразуется в конвективное движение жидкого вещества земного ядра. Поэтому даже
10-4 части полученного импульса достаточно, чтобы обеспечить требуемую для генерации магнитного поля Земли энергию (1018 Дж/год [65]) на протяжении миллиардов
Галактические
Стратиграфическая шкала события
Период
0
Эон
Эра
Частота встречаемости
изверженных пород, %
2
4
6
8
Этапы
эволюции
Изотопный состав углерода С % Доля биогенного углерода % жизни и эпохи
отложения
0
-0.4
0.4
0.8
20
-0.8
40
60
0
80
углерода
13
10
Кайнозой
Мезозой
Венд
Неопротерозой Криогений
Тоний
Стений
Протерозой
Геологическое время, млн. лет
Палеозой
Мезопротерозой
Экстазий
Калиммий
Статерий
Ороизрий
Палеопротерозой
Рясий
Сидерий
Мезоархей
Палеоархей
а
г
в
лет.
д
е
Рис. 13. Сопоставление времен важнейших событий в истории Земли по геологическим данным.
а) Международная стратиграфическая шкала докембрия [66], дополненная шкалой фанерозоя;
б) Моменты наиболее мощных галактических воздействий, обусловленных взаимодействиями
Солнечной системы со звездами (пятиугольники) и самыми сильными бомбардировками Земли
галактическими кометами (кружки) – см. рис. 12.
в) Мегациклы процессов рудообразования (без штриховки) и тектономагматической активности (заштриховано) по данным [67];
г) Изменения изотопного состава углерода карбонатных пород [68];
д) Доля органического вещества в составе углерода осадочных пород [69], рассчитанная на основании данных [68];
е) Важнейшие этапы эволюции живых организмов [70] – правая штриховка, и главные эпохи
развития углеродсодержащих формаций в докембрии [71] – левая штриховка.
Второй механизм заключается в бомбардировке Земли крупными астероидными
телами. В моменты «скачков» Солнца астероиды в больших количествах поступают из
астероидного пояса в межпланетное пространство, откуда за время 107108 лет вычерпываются планетами [72]. Наиболее обильные падения астероидов на Землю отмечались вслед за эпохами 3.6 и 2.6, в меньшем количестве 1.65 и еще меньше 1.05 млрд.
лет назад. На указанные периоды времени приходятся основные циклы формирования
19
на Земле месторождений железистых кварцитов [73]. Судя по запасам этих руд, на
нашу планету тогда выпадало 1023 г астероидного вещества преимущественно железокремниевого состава. На Земле этот космический материал полностью рассеивался и
перемешивался с земным веществом, приводя к невиданным по своим масштабам процессам выветривания и рудообразования [74].
Вместе с астероидами на нашу планету должна была поступать энергия 10281029
Дж. Этой энергии, вероятно, было достаточно, чтобы в эпохи активного отложения железистых кварцитов поддерживать температуры поверхности Земли на уровне одной 
двух сотен градусов Цельсия [75]. Активизации процессов выветривания также способствовало выделение в атмосферу больших количеств кислорода, продукта термического разложения пород земной коры при их импактном испарении [76].
11. Бомбардировки галактическими кометами
В промежутках между редкими взаимодействиями со звездами наиболее мощным
источником воздействий являлись массовые падения на Землю галактических комет.
Галактические кометы – это открытый автором [77] новый класс крупных космических тел, интенсивно бомбардирующих Солнечную систему в периоды ее пребывания в
струйных потоках и спиральных рукавах Галактики. В настоящее время эти кометы совершенно не доступны обнаружению с Земли средствами астрономии. Поэтому все, что
сегодня о них известно, получено на основе изучения следствий их выпадения на нашу
и другие планеты Солнечной системы [1].
Фактические данные свидетельствуют, что падения галактических комет носят характер кометных ливней. В фанерозое они циклически повторялись с интервалом в
1937 млн. лет (см. рис.11). За время одной бомбардировки длительностью 1-5 млн. лет
на Землю могло выпадать 104107 таких тел. Наиболее интенсивны падения комет на
участке перигалактия солнечной орбиты, что приводило к почти строгому повторению
сильных бомбардировок с периодом аномалистического галактического года – границы
эр. Бомбардировки средней силы отвечали моментам пересечения Солнцем областей
звездообразования галактических рукавов – границы периодов. Остальные бомбардировки были слабее, они нашли отражение как границы эпох фанерозойской шкалы [46].
Последствия падений галактических комет на небесные тела с атмосферой и без
атмосферы не одинаковы [1]. На Меркурии, Луне, а также Марсе, имеющем очень разреженную газовую оболочку, в месте удара кометы возникает кратер диаметром
10200 км. Эти кратеры резко отличаются от кратеров, вызванных падениями астеро20
идов и комет Солнечной системы, примерно в 100 раз большей численностью, меньшим отношением глубины к диаметру и экспоненциальным распределением по разме100
Марс
Луна
Земля
10
1
0.1
0.01
0
20
40 60 80 100 120 140 160 180
Диаметр кратера, км
рам (рис.14).
Рис. 14. Интегральное распределение кратеров на Луне, Марсе и Земле.
Распределения кратеров на Луне и Марсе построены по данным [78], а
на Земле по данным [79].
Другим важным отличием кратеров, созданных галактическими кометами, является
их асимметричное расположение относительно экватора планет. Эта особенность
наиболее ярко выражено у Марса (рис.15).
180 160
90
120
80
40
0
320
280
240
200 180
40
0
40
90
Рис. 15. Морфология поверхности Марса по данным [80]. Сплошь покрытое кратерами
южное (континентальное) полушарие приподнято на 2-4 км и отделено от слабо кратерированного северного (морского) полушария резкой тектонической границей, получающейся как след сечения сферической поверхности Марса плоскостью, наклоненной к оси
вращения планеты под углом 45 [81].
21
Крупные импактные кратеры Земли имеют исключительно астероидное происхождение. Распределение их по диаметрам носит обратно квадратичный характер, а их общее число в 10-100 раз меньше, чем кратеров такого же размера на Луне, Меркурии и
Марсе. В атмосфере Земли галактические кометы полностью разрушаются и достигают
поверхности планеты в виде гиперзвуковой ударной волны, которая не создает кратера
[82]. Почти вся огромная кинетическая энергия кометы, как мы полагаем [58], передается астеносфере и в последующем выделяется в мощных тектонических процессах.
Тектонические следствия падений комет на континенты и в океаны различаются
[58]. При падении комет на «толстую» континентальную плиту происходит разогрев и
плавление больших объемов вещества астеносферы под плитой, что вызывает поднятие
поверхности в месте удара на 1-4 км. По-видимому, именно такие структуры с возрастом поднятия 15 млн. лет обнаружены на разных континентах земного шара [83].
Особенно широко процессы поднятия происходят тогда, когда максимум кометных
падений приходится на полярные области Земли [58]. Эти времена отмечены как периоды появления суперконтинентов и крупнейших материковых оледенений (рис.16).
P23
Q N2 Ю
N13
P3
С
1
P2
P2
k
C1
ar
P1
C3
C2
1
1
ac
P1
C32
Ю
D3
S1
O3k
C1
С
t
Ю
Рис. 16. Сопоставление плотности падений на Землю галактических комет (а) с эмпирически установленными границами циклов Бертрана [57] и периодами существования [84] суперконтинентов Пангея и Паннотия (б), а также границей широтного
распространения ледниковых покровов (в). Цифры у линий изоденс (рис. а) – проценты максимальной интенсивности; узкие горизонтальные полосы – эпохи кометных бомбардировок, вне полос расчеты физического смысла не имеют. Сплошные
линии (рис. в) – фактические данные[85], пунктирные линии – расчет [86]. С и Ю –
оледенения, вызванные падениями комет на Северный и Южный полюсы планеты.
22
В случае падения кометы в океан, где толщина литосферы мала, в месте удара в
астеносфере на глубине 10-100 км от поверхности образуется длительно существующий геодинамический очаг. Из него происходит интенсивное излияние лав, приводящее к росту подводной горы. В процессе раздвижения океанического дна эти горы –
действующие вулканы, могут достигать высоты 5-6 км (рис. 17).
Распределение подводных гор по высотам, %
100
3
10
2
1
1
1
2
3
4
5
6
Высота подводных гор, км
Рис. 17. Распределение высот подводных гор на дне Атлантического
океана разного возраста по данным [87]: 1 – плейстоцен-олигоцен (0-33
млн. лет), 2 – эоцен (55 млн. лет), 3 – поздний мел (100 млн. лет).
Количество подводных гор на Земле – порядка нескольких сотен тысяч, а занятая
ими площадь 610% всей поверхности дна океана [88]. Эти данные хорошо согласуются с большой численностью кратеров на Марсе и Луне, а также малых вулканов на
Венере [89] – аналогов подводных гор Земли. Энергетические оценки показывают [90],
что создание таких гор вполне по силам даже мелкой галактической комете.
На основании всей совокупности имеющихся данных найдено, что ядра галактических комет, по-видимому, характеризуются размерами 1002500м, массой 10121017 г
и энергией 10201025 Дж, а плотность их вещества составляет 1.0 г/см3.
12. Падения астероидных тел
Рубежи геохронологической шкалы, начиная с веков и ниже, отвечающие циклам
0.110 млн. лет, хорошо объяснимы случайными столкновениями Земли с крупными
одиночными астероидами километровых размеров [54, 63]. Такие астероиды поступают
в околоземное космическое пространство вследствие столкновений тел астероидного
пояса с галактическими кометами в периоды кометных бомбардировок.
23
Любое падение крупного астероида, вне зависимости от того приходится ли оно в
океан или на сушу, представляет для нашей планеты серьезную катастрофу [91]. Она на
долгое время выводит природную систему Земли из равновесия. Во всех случаях такое
падение сопровождается испарением и выбросом в атмосферу больших количеств газа
и (или) пыли, что влечет за собой изменение климата, массовую гибель живых организмов и ряд других важных следствий, которые при современной геологической изученности пород фанерозоя не остаются незамеченными.
В фанерозое произошло 200 событий, которые можно трактовать как столкновение Земли с крупными одиночными астероидами 3.51.0 км в диаметре [54]. Эти
столкновения носили во времени сугубо случайный характер и в среднем повторялись
каждые 2.9 млн. лет. Вероятность отнесения таких событий к разряду веков составила
0.45. То есть более их половины в геохронологической таблице пропущено. Падения
тел меньшего размера происходили чаще, однако они имели более локальные последствия. Подавляющее большинство таких событий в геохронологии не фиксируется.
Энергия выпавших комет и астероидов, усредненная по фанерозою, составляет
1021 Дж/год. Эта величина намного превышает современное выделение энергии Земли
[64] в результате сейсмических движений 1.051018 Дж/год, вулканической деятельности 2.41018 Дж/год и тектонической активности 7.21018 Дж/год и вполне сопоставима
с теплоизлучением нашей планеты 9.81020 Дж/год [65, 92]. Поэтому циклические падения на Землю астероидов и комет необходимо рассматривать как один из основных
источников энергии современных вулканических и тектонических процессов.
Количество метеоритного вещества, выпавшего на нашу планету в фанерозое, оценено 1.61020 г, что равно 3106 массы пород земной коры. Средний темп его поступления на Землю составил 2.751011 г/год, что в 4 раза выше оценок современных
астрономических наблюдений [93]. Отсюда сделан вывод, что общее число астероидов
в Солнечной системе, как в поясе, так и за его пределами, со временем убывает.
13. Кометы Солнечной системы
До открытия явления струйного истечения вопрос о происхождении комет Солнечной системы оставался в высшей степени дискуссионным. Их свойства трудно объяснить захватом комет галактического происхождения Солнцем, так и образованием этих
тел в самой Солнечной системе. Ошибочно считать их и поступающими из кометного
облака Оорта [94], возникшего при образовании Солнечной системы. При взаимодей24
ствиях Солнца с другими звездами или при его пролете через сгущения космической
пыли и газа такое облако комет неизбежно прекратит свое существование [95, 96].
Галактоцентрическая парадигма решает проблему комет Солнечной системы иначе
[1]. Все эти кометы, как долгопериодические, так и короткопериодические, рассматриваются как захваченные притяжением Солнца продукты столкновений комет струйных
потоков Галактики с телами астероидного пояса (рис. 18).
Расстояние Z, а.е.
2
1
Веста
0
Церера
1
Паллада
2
0
1
3
4
2
Гелиоцентрическое расстояние R, а.е.
5
Рис. 18. Сечение кольца астероидов плоскостью, перпендикулярной эклиптике и проходящей через Солнце: заштрихованы области с разной пространственной плотностью тел. Показаны петли, которые делают в этой
плоскости наиболее крупные астероиды Паллада, Церера и Веста [97].
Сечения разрушения галактических комет в столкновениях в астероидном поясе
Сечение разрушения комет S* , км
2
много больше вероятности их выпадения на Солнце, не говоря уже о планетах (рис. 19).
0.1
0.2 0.4
1
2
4
Диаметр ядра кометы D k , км
Рис. 19. Сечения разрушения галактической кометы в астероидном поясе в зависимости от диаметра кометного ядра.
Пунктирная линия – площадь поперечного сечения Солнца.
Анализ показывает, что при столкновении комет и астероидов оба тела дробятся и
испаряются, а их вещество физически и химически перемешивается. Поэтому кометы
Солнечной системы представляют собой конгломерат [98] из кометного вещества га25
лактического происхождения, смешанного с большим или меньшим количеством твердого (обломочного) и газообразного (испарившегося) материала астероидов.
Большинство комет Солнечной системы, как короткопериодических, так и долгопериодических, возникли 15 млн. лет назад в период последнего пребывания Солнца в
струйном потоке Ориона-Лебедя. Различия их орбит и состава вещества легко объясняются лишь разной начальной скоростью выброса обеих групп комет из пояса.
Короткопериодические кометы покинули пояс близко к плоскости эклиптики и с
относительно малыми скоростями, что не позволило им далеко удалиться от Солнца. С
момента рождения они совершили многие тысячи оборотов вокруг Солнца и теперь
смогли сохраниться лишь в промежутках между орбитами планет-гигантов [99].
Долгопериодические кометы, наоборот, были выброшены из пояса во всех направлениях, причем со скоростью близкой критической 25 км/с. Вследствие движения
Солнца по орбите с ускорением, при возвращении этих комет назад к Солнцу их первоначально эллиптические траектории трансформируются в слабопараболические и слабогиперболические, что приводит к потере данной кометы Солнечной системой. Сегодня преимущественно наблюдаются долгопериодические кометы, завершающие свой
первый оборот вокруг Солнца. Радиус их орбит, по третьему закону Кеплера, составляет 104105 а.е., а направление прилета в Солнечную систему близко к изотропному.
Тем самым, никакого избытка комет на периферии Солнечной системы нет. А то,
что называют «кометным облаком Оорта» является лишь геометрическим местом афелиев орбит вторичных комет, впервые после вылета 15 млн. лет назад из астероидного
пояса возвращающихся к Солнцу. Общее число долго- и короткопериодических комет
существующих сейчас около Солнца оценено величиной 107 [1].
В отличие от короткопериодических комет, потерявших под действием солнечной
радиации значительную часть льдистого газопылевого галактического вещества, долгопериодические кометы эти льды сохранили. Вещественный состав комет Солнечной
системы (табл. 4) позволяет полагать, что доля воды в галактических кометах может
достигать 8090 %, углерода – 510 %, а суммарное содержание более тяжелых химических элементов – первые проценты.
14. Утилизация кометного вещества
Более 60 лет назад В.И. Вернадский писал [100, с.9]: «часть вещества биосферы,
может быть большая, неземного происхождения, попадает на нашу планету извне, из
космических пространств». Однако до недавнего времени многие геологи не находили
26
тому необходимых оснований. Считалось, что все основные геологические явления,
включая образование месторождений полезных ископаемых, вызваны на Земле исключительно внутренними эндогенными причинами. Влияние космоса допускалось, но в
лучшем случае оно служило для этих процессов лишь спусковым механизмом [101].
Открытие галактических комет радикально меняет ситуацию. Выпадение на Землю
в эпохи пребывания Солнца в струйных потоках и спиральных рукавах Галактики до
106107 таких комет равносильно поступлению на нашу планету до 10201021 г воды,
на порядок меньшего количества углерода, а также всех других более тяжелых химических элементов в соответствии с их космическим обилием. Этого вещества вполне достаточно [69], чтобы объяснить им близость [102] среднего изотопного состава H, He,
C, N, O и инертных газов на Земле веществу углистых хондритов.
Таблица 4.
Химический состав ядер наблюдаемых комет [103] с изменениями автора
Соединение
Химическая формула
Вода
Простые газы
Органические соединения:
Нитрилы
Альдегиды
Органические кислоты
Спирты
Производные рядов:
Ацетиленового (С2Н2)
Этиленового (С4Н4)
Этанового (С6Н6)
Аминокислоты:
Глицин
Аланин
Валин
Полимеры типа парафинов с
длинными цепями
Внутриядерная пыль:
H2O
NH3, CH4, CO, CO2, …
Силикаты
SiO2, MgSiO3, Mg,Fe)2SiO4, FeSiO3,
(Mg,Fe,Ca)SiO3, …
C
FeO, Fe2O3, Fe3O4, …
CS, FeS, MnS2, CaS, …
FeNi
Графит
Оксиды металлов
Сульфиды
Никелистое железо
Состав, % мас.
60 – 70
5 – 10
10 – 15
HCN, CH3CN, …
H2CO, CH3CHO, …
HCOOH, CH3COOH, …
CH3OH, C2H5OH, …
HCCCN, HCCCH3, …
H2CCO, H3CCCN, …
CH3CHO, C2H5CN, …
NH2CH2COOH
CH3CH(NH2)COOH
(CH3)2CHCH(NH2)COOH
CnH2n+2
10 – 25
Анализ показывает [69], что поступающие с кометами вода, углерод и другие химические элементы сразу же включаются на Земле в глобальный геохимический круговорот вещества, что нарушает сложившееся ранее на планете геохимическое равновесие. В соответствии с принципом Ле Шателье это активизирует протекание на Земле
ряда природных процессов, которые стремятся вернуть систему к равновесию.
27
Возврат системы в устойчивое состояние происходит за счет освобождения от «ненужных» веществ, в первую очередь, избытка воды и углерода, которые выводятся системой из активного круговорота. Основная масса воды при этом поступает в Мировой
океан, что объясняет известный ступенчатый характер изменения его уровня [104].
Вместе с водой в океан сносятся углерод и остальной космический материал. Поэтому
на границах периодов и отделов геохронологической шкалы содержание в воде P, Ca,
Fe, Cu, U, Ir, Os и др. химических элементов увеличивается в десятки – сотни раз [60].
С прекращением падений комет состав морской воды возвращается в норму, а на
шельфе и во внутренних морях отлагаются сравнительно маломощные, обогащенные
углеродом и другим космическим веществом прослои пород, преобразующиеся в черные сланцы [105]. Формируются месторождения и многих других полезных ископаемых: урана, бокситов, железомарганцевых руд, фосфора и солей [5, 106].
15. Происхождение фосфатов и солей
Фосфаты и соли относятся к числу тех не многих полезных ископаемых, которые
занимают огромные территории и отражают глобальные события, связанные с их возникновением [107]. Формирование крупных фосфатоносных провинций на Земле имело
место лишь в отдельные сравнительно короткие (<10 млн. лет) периоды прошлого:
венд - ранний кембрий, пермь и поздний мел - ранний палеоген. К этим трем эпохам
относятся все главные фосфатоносные бассейны планеты. Вне указанных периодов месторождений фосфора мало либо они отсутствуют вообще.
Несмотря на то, что процесс соленакопления протекал практически непрерывно –
«с кембрия и доныне», как и для фосфора, отчетливо выделяются периоды глобального
галогенеза [108]. Времена образования основных масс солей и фосфоритов очень близки (рис. 20). На связь обоих процессов также указывает близкое расположение некоторых фосфатных и соленосных бассейнов.
Долгое время неразрешимой геологической проблемой являлось объяснение причин интенсивного фосфато- и соленакопления в определенные сравнительно короткие
периоды фанерозоя, а также источник для этого фосфора и солей.
В работах [109-111] с позиций галактоцентрической парадигмы предложено объяснение этого феномена. Предполагается, что в эпохи кометных бомбардировок наряду с
кометами струйных потоков на Землю падали также кометы спиральных галактических
рукавов. Своей максимальной численности они достигали на расстоянии радиуса коротации R* = 13.01.0 кпк от центра Галактики. Состав комет галактических рукавов отличается от вещества комет струйных потоков повышенным содержанием (до 0.1-1 %)
28
химических элементов со средними атомными весами. Поэтому эпохи поступления на
Землю таких комет отмечаются отложением пород и руд соответствующего состава.
Рис. 20. а) Разведанные запасы фосфора (столбики) – правая шкала, и солей
(пунктир) – левая шкала, в сопоставлении б) с положением Солнца на галактической орбите (периодическая кривая) и удалением от центра Галактики ее четырех (цифры I-IV) спиральных рукавов. Кружки – моменты кометных бомбардировок. Пунктир – радиус коротации Галактики.
В табл. 5 приведены химические элементы так называемого «кальциевого пика».
Все эти элементы исключительно синтезируются в реакциях горения углерода, кислорода и кремния в недрах звезд-гигантов, а также при взрывах обычных звезд [112].
Таблица 5.
Распространенность некоторых элементов в космическом веществе
относительно кремния по А. Камерону [113]
Изотоп
11Na
23
24,25,26
12Mg
13Al
14Si
27
28,29,30
31
15P
32,34
16S
17Cl
19K
35,37
39,41
20Cа
40,44
Процесс
горения
C
C
С
О
O
O, Si
O, Si
O, Si
O, Si
Содержание в естественной смеси, %
100
100
100
100
100
99.22
100
100
99.03
Примечание: распространенность Si принята 106 .
29
Распространенность в
космическом веществе
6.0104
1.06106
8.5104
1.0106
6.5103
4.96105
4.74103
3.5103
6.19104
Сопоставление нуклидов табл. 5 с химическим составом солей (табл. 6) показывает,
что все они, за исключением фосфора и кремния, присутствуют в солях. Причем соотношение объемов некоторых классов солей, отложенных в палеозое, контролируется
содержанием этих элементов в космическом веществе [110].
Таблица 6.
Классификация солей по Е.А.Баскову и др. [114]
Класс
Систематика солеобразующих минералов
Подкласс
Минерал, формула
Натриевые Галит
NaCl
Хлориды Магниевокалиевые
хлориды
Кальциевые
сульфаты
Сульфаты
Магниевокалиевые
сульфаты
Натриевые
сульфаты
Карбонаты
Нитраты
Натриевые
карбонаты
Кальциевомагниевые
карбонаты
Калиевонатриевые
нитраты
1
Геохимические типы солей
2
3
4
5
6
7
xx x
x
x
x
x
Сильвин KCl
Карналлит KClMgCl26H2O
xx
xx
Бишофит MgCl26H2O
Тахгидрит CaCl22MgCl212H2O
Гипс
CaSO42H2O
Ангидрит CaSO4
Полигалит K2SO4MgSO42CaSO42H2O
Каинит
KClMgSO43H2O
Лангбейнит K2SO42MgSO4
Кизерит
MgSO4H2O
Эпсомит
MgSO47H2O
Тенардит Na2SO4
Мирабилит Na2SO410H2O
Глауберит Na2SO4CaSO4
Астраханит Na2SO4 MgSO44H2O
Глазерит
Na2SO43K2SO4
Трона
Na2CO3NaHCO32H2O
Нахколит
NaHCO3
Натрон
Na2CO310H2O
Нортупит
Na2CO3MgCO3NaCl
Шортит
Na2CO32CaCO3
Гейлюссит Na2CO3CaCO35H2O
Давсонит
NaAlCO3(OH)2
Ганксит
2Na2CO39Na2SO4KCl
Магнезит
MgCO3
Доломит
CaMg(CO3)2
xx
xx
Натриевая селитра Na2NO3
Калиевая селитра KNO3
xx
xx
x
x
x
x
x
xx
xx
xx
xx
xx
xx
xx
xx
xx
xx
xx
xx
xx
xx
xx
xx
xx
xx
x
x
x
x
x
x
xx
xx
Палеозойское время характеризуется еще одной важной закономерностью: объемы
отложенных каменных солей и разведанных запасов фосфатов, просуммированные по
всему земному шару, обнаруживают линейную зависимость (рис. 21). С позиций нашей
гипотезы этот факт приводит к трем выводам [111]: 1) слабой изменчивости среднего
состава вещества поступавших на Землю галактических комет; 2) пропорциональном
захоронении его фосфатной и наиболее растворимой солевой компонентов в процессах
30
седиментации. И 3) существенного размыва и переотложения уже возникших скоплений фосфоритов и солей в более поздние эпохи не происходило. При невыполнении хотя бы одного из этих условий линейность графика была бы нарушена.
Разведанные запасы P2O5 , млрд. т.
100
VC
10
Р
О
1
0.1 4
10
D
105
106
Объемы каменной соли, км
107
3
Рис. 21. Сопоставление разведанных запасов фосфоритов и объемов каменной соли в палеозое по литературным данным [111].
Представленные результаты, вполне хорошо объясняя времена и объемы отложения фосфоритов и солей в фанерозое, не дают, однако ответа на другой важный вопрос:
почему интенсивное образование этих полезных ископаемых на Земле началось именно
с рубежа венда и кембрия. С этого времени на планете также резко меняется характер
накопления кальциевых и кальциево-магниевых карбонатов, и получают широкое распространение известняки [115]. Ответы на эти вопросы связаны с решением другой
принципиальной проблемы, которую сейчас рассмотрим.
16. Биотическая революция в венде-кембрии
Известно, то в период 570-545 млн. лет назад, в конце венда - начале кембрия, наша
планета пережила бурное развитие животного мира [116]. Если раньше живые организмы на Земле были представлены весьма примитивными существами: археобактериями,
цианобактериями (прокариотами) и одноклеточными планктонными организмами (эукариотами), то в конце венда появляется многоклеточная эдиакарская фауна. А в начале кембрия ей на смену приходят почти все основные типы организмов, уже обладавшие твердыми раковинами или скелетами, просуществовавшие до наших дней [117].
Несколько позже у морских животных возникает кровеносная система, и кожное дыхание заменяется более совершенным легочным [118].
Галактоцентрическая парадигма не испытывает затруднений и в этом случае. Дело
в том, что в расчетах, приведенных на рис. 20, влиянием эволюции Галактики на пара31
метры солнечной орбиты пренебрегалось. Оценки, однако, показывают, что за прошедшие с начала фанерозоя 600 млн. лет орбитальный период Солнца увеличился на
3.6%, а средний радиус солнечной орбиты возрос примерно на 2%. Хотя эти изменения
невелики, но в нашем случае с ней необходимо считаться.
Учет данного обстоятельства приводит к тому [118], что на рубеже венда и кембрия
Солнце достигло апогалактия орбиты на 20 млн. лет позже, чем в первоначальном
расчете. Примерно на такую же величину следует уменьшить и вычисленные времена
границ кембрийской системы. Это, кстати, лучше согласуется с пересмотренной в последние годы временной границей между вендским и кембрийским периодами [56].
Одновременно уменьшался средний радиус орбиты Солнца и, вероятно, ее эксцентриситет. В результате апогалактий солнечной орбиты в докембрии находился ближе к
центру Галактики, чем в настоящее время. Эволюция Галактики также влияет и на ра-
Удаление от центра Галактики, кпк
диус коротации, который со временем должен уменьшаться (рис. 22).
14
12
10
8
6
4
1000
С/Р
V/С
Rf
900
800
Pz
700
600
500
400
К/Р
Kz
Mz
300
200
100
0
Время, млн. лет
Рис. 22. Изменение со временем удаления Солнца от галактического центра (периодическая кривая) и радиуса коротации Галактики (пунктирная линия) с учетом
эволюции нашей звездной системы. Треугольники внизу – главные эпохи накопления на Земле фосфатов и солей на рубежах венда и кембрия (V/Є), карбона и
перми (С/Р), мела и палеогена (К/Р). Внизу указаны положения палеозойской (Pz),
мезозойской (Mz) и кайнозойской (Kz) эр, а также верхней части рифея (Rf).
Вследствие эволюции нашей звездной системы, солнечная орбита в апогалактии
впервые достигла радиуса коротации Галактики лишь около 570 млн. лет назад. Ранее
орбита Солнца располагалась внутри коротационного радиуса. Поэтому поставки галактическими кометами на Землю в необходимом количестве химических элементов
кальциевого пика не происходило. Именно по данной причине крупные скопления этих
32
элементов, образующие сегодня промышленные месторождения фосфоритов, солей,
сульфатов и т.д., стали возникать на нашей планете лишь в фанерозое.
Той же причиной объясняется и возникновение на Земле высокоразвитых организмов. Наибольшие количества «химических элементов жизни» – фосфора и кальция поступали на Землю на границах: венд-кембрий, карбон-пермь и мел-палеоген, когда
Солнце находилось на удалении радиуса коротации от центра Галактики. Поэтому эти
три эпохи явились временами крупнейших перестроек органического мира нашей планеты. Первая из них знаменует начало палеозоя – эры «древней жизни». Вторая – мезозоя – эры «средней жизни». А последняя – кайнозоя – эры «новой жизни».
Таким образом, согласно галактоцентрической парадигме бурное развитие животного мира на нашей планете последние 570 млн. лет вызвано, прежде всего, космическим влиянием. Начиная с этого времени, орбита Солнца впервые достигла радиуса коротации Галактики, что явилось причиной выпадения на Землю галактических комет с
высоким содержанием фосфора, кальция и других, необходимых для жизни химических элементов. Эти элементы с кометной водой поступали в Мировой океан, который
и стал в палеозое главной ареной развития животного мира нашей планеты.
Заметим, что идея возникновения на Земле живых организмов вследствие нахождения Солнца вблизи радиуса коротации высказывалась ранее [43]. Однако авторами
данной работы эта связь никак не была конкретизирована.
17. Геохимический круговорот углерода
В отличие от фосфора и солей, поступавших на Землю в больших количествах
сравнительно редко, наиболее распространенные компоненты кометного вещества: вода и углерод поставлялись кометами струйных потоков Галактики в среднем через
каждые 25 млн. лет. Причем если фосфор утилизировался еще в эпохи падений комет, а
соли спустя миллионы – десятки млн. лет (см. рис. 20). То углерод активно участвовал
в круговороте вещества на планете и между эпохами кометных бомбардировок [69].
Теоретически исследованная нами схема геохимического круговорота углерода на
Земле с учетом его периодического поступления с кометами показана на рис. 23.
На схеме выделены три взаимодействующих круга циркуляции углерода. Первый
длительностью 108-109 лет связан с погружением углеродсодержащих пород в мантию
Земли при субдукции литосферных плит. Второй 106-107 лет вызван преобразованием
захороненного органического вещества при накоплении осадков. И третий – биосферный, самый короткий цикл, обусловлен переносом углерода биосферы вглубь земной
коры метеогенными водами в ходе их климатического круговорота.
33
Космос
H2O, NH 3 , CH 4 , CО, CO 2 ...
Атмосфера
Биосферный
цикл
3
10 лет
Биосфера
6
10 лет
Земная кора
Литосферный
цикл
9
10 лет
Мантия
Уголь
Нефть
Газ
Карбонаты
Рис. 23. Схема круговорота углерода. Объяснения в тексте.
Поверхность Земли в круговороте играет роль геохимического барьера. Над земной
поверхностью подвижный углерод циркулирует в окисленной форме (СО2), а под поверхностью преимущественно находится в восстановленном состоянии (СН4). Из-за
низкой растворимости в воде углеводороды в земной коре обособляются, формируя в
благоприятных геологических условиях собственные скопления в виде нефти и газа.
Разной длиной стрелок подчеркнут известный дисбаланс «восходящего» и «нисходящего» потоков углерода за счет естественных процессов. Если в осадках континентов
и океанов ежегодно захоранивается (26)1014 г углерода, то в атмосферу из недр его
выводится (15)1015 г/год [119]. Причем под поверхность поступает окисленный углерод, состоящий на 2/3 из карбонатов и на 1/3 из отмершей органики. Из недр же в
атмосферу поступает углерод восстановленный (метан и его гомологи).
Учет ежегодно добываемых количеств нефти, газа и угля, составляющих 7.6 млрд.
т. нефтяного эквивалента (7.61015 г углерода), еще более усугубляет данный дисбаланс.
При сжигании этих топлив в атмосферу поступает почти втрое большее количество
СО2. Это увеличивает общее количество углекислого газа в атмосфере, что, по мнению
климатологов, может вызвать происходящее на Земле потепление климата.
К настоящему времени выполнен большой объем расчетов с целью изучения влияния потребления топлив на климат Земли. Исследован биосферный круговорот углерода, включавший атмосферу, Мировой океан и почвы-илы. Оказалось, что в такой постановке вопроса современная эмиссия СО2 для системы круговорота углерода на планете является избыточной. При самых оптимистичных предположениях 30% СО2 не34
возможно удалить из атмосферы за счет известных механизмов его растворения в водах
Мирового океана или поглощения растительностью и животными [120].
Нами показано [121], что эти трудности вызваны отсутствием корректного учета
круговорота углерода биосферы через земную поверхность с участием вод гидросферы.
В соответствии со схемой рис. 23, круговорот углерода на Земле может быть описан системой уравнений:
dn 1 n 1

  12 n 2   13 n 3  Q( t );
dt
1
dn 2 n 2

  21n 1   23 n 3 ;
dt
2
dn 3 n 3

  31n 1   32 n 2 ,
dt
3
(3)
где n1, n2, n3 и 1, 2, 3  соответственно количество углерода и его время жизни в каждом из трех циклов круговорота; Q(t)  функция поступления на Землю космического
углерода; ij  параметры обмена углеродом между циклами.
Первое уравнение определяет геохимический круговорот углерода в биосфере (над
земной поверхностью), второе – в подземной литосфере, а третье – учитывает связывание углерода породами, т.е. вывод его на долгое время из активного обмена.
Решение уравнений (3) при импульсном поступлении на Землю кометного вещества приводит к заключению, что в фанерозое общая масса углерода, а также скорость
его захоронения в биосферном цикле круговорота экспоненциально возрастали. Этот
вывод хорошо подтверждается фактическими данными (рис. 24). Измерения, однако,
показывают, что такой рост неоднократно нарушался сильными возмущениями, снижавшими темп отложения углерода в несколько раз. Наиболее сильными они были на
границах триаса и ордовика, когда происходили самые мощные кометные бомбардировки.
Фактические данные, на наш взгляд, удается понять и разумно интерпретировать,
если признать, что количество поступающего на Землю космического вещества сильно
меняется, подчиняясь галактической периодичности. Следует согласиться с мнением
[122], что в начале мезозоя на поверхность Земли поступило особенно большое количество воды (комет). Дальнейшее перераспределение этой воды между Мировым океаном и подземной гидросферой, по-видимому, заняло несколько десятков миллионов лет
и в итоге привело к сильнейшей трансгрессии в юре [123].
35
 10-19, г/106 лет
20
10
4
2
1
Удаление от центра Галактики, кпк
Скорость захоронения углерода
40
Время, млн. лет
Рис. 24. Изменение интенсивности (а) захоронения в фанерозое
биогенного углерода [124] в сопоставлении с расчетным удалением
Солнца от центра Галактики (б). Наклонные прямые соответствуют
экспоненциальному росту скорости захоронения углерода.
Есть все основания считать [69], что на границах мезозоя и палеозоя произошли
быстрые перестройки всей системы круговорота вещества на Земле, сопровождавшиеся
изменением скоростей основных геохимических процессов. Под действием Галактики
система скачком переходила в новое состояние равновесия. Отмеченная особенность
очень напоминает характер поведения систем с так называемым неустойчивым равновесным состоянием [125, 126], когда открытая система под влиянием внешних воздействий скачками переходит от одного локального состояния равновесия к другому.
Некоторые другие важные следствия галактоцентрической парадигмы, основанные
на решении системы уравнений (3), рассмотрим на примере двух проблем: образования
гидросферы и происхождения нефти и газа.
18. Образование и эволюция гидросферы
В современной постановке проблемы образования гидросферы необходимо предложить согласованное объяснение, как минимум, трех вопросов: 1) причин происхождения Мирового океана, 2) увеличения в нем со временем общей массы воды и 3) цикличности резких колебаний уровня океана в истории планеты.
Ответить на эти вопросы, исходя из идеи [127-129], что гидросфера появилась
вследствие дегазации глубинного вещества планеты и подъема летучих элементов на
36
земную поверхность, весьма затруднительно. Нет ясности даже, как этот процесс происходил и как он менялся со временем. Одни полагают [130], что основная масса воды
поступила на поверхность в первый миллиард лет после образования Земли, другие
[122] – что этот рост произошел резким скачком на рубеже палеозоя и мезозоя, а третьи
[131, 132] – что вода накапливалась более или менее равномерно.
Согласно галактоцентрической парадигме, масса воды в Мировом океане и колебания его уровня являлись следствием падений на Землю комет и астероидов, происходивших на фоне остывания нашей планеты после мощных галактических воздействий.
Количество свободной воды на земной поверхности при этом сильно менялось. В архее
и протерозое эпохи существования океана сменялись периодами его обмеления и даже
высыхания. Поэтому взаимоисключающие мнения о большом или малом объеме воды
относятся лишь к разным отрезкам этого весьма продолжительного интервала времени.
В истории образования и эволюции гидросферы можно выделить 4 этапа [133].
Архей. Данный эон отмечен очень интенсивным падением на Землю крупных космических тел. Вызванные их ударами процессы кратонизации и вулканизма носили повсеместный и мощный характер [101]. В этот период были широко распространены
процессы излияния магмы и гидратации пород земной коры, которые резко снижали
время существования в литосфере свободной воды (1 < 2 << 3). Пока время 1 оставалось меньше периода цикличности кометных бомбардировок (1 < Т), вода на поверхности Земли, вероятно, могла существовать лишь в эпохи падения комет.
Примерно 43.8 млрд. лет назад приземные температуры падают, и время 1 вырастает настолько, что возникают благоприятные условия для накопления воды на земной
поверхности (1  Т, 1 > 2). Имеющиеся данные свидетельствуют, что воды сначала
было немного. И она главным образом скапливалась в сравнительно узких (10 км) и
протяженных (n100 км) бассейнах, которые обрамляли соседние кратоны и служили
местом сноса осадков. Глубина водоемов могла достигать 1.52.0 км. Температура воды в морских бассейнах составляла 70оС, а воздуха 70100оС [134].
Основная масса воды в архее, как мы полагаем, должна была входить в состав магматических расплавов и в случае 2 > 3 участвовать в вулканических процессах, а в
случае 2 < 3 связываться в минералах при гидратации пород.
Протерозой. О поведении гидросферы в протерозое можно высказаться с большей
определенностью, несмотря на сильную изменчивость и сложность ее режимов. В протерозое выделим два основных режима: существенно «водный» и «безводный».
37
Для первого режима, которому на рис. 13 г отвечают периоды утяжеления карбонатного углерода, было свойственно присутствие на поверхности достаточно больших
количеств воды (1  2). Данный режим инициировался массовыми падениями на Землю крупных астероидов. Вследствие чего часть связанной до того в породах воды переходила в подвижное состояние и поступала в океан. Одновременно, из-за формирования облачного слоя, экранировавшего лучи Солнца, приземные температуры настолько
снижались, и могли даже возникать покровные оледенения [135]. Судя по бурному расцвету в то время на Земле биоты [70, 71], эти условия были для нее достаточно комфортными.
Второй режим функционирования гидросферы, наоборот, отличали высокие температуры и почти полное высыхание водоемов (1  2). Судить об этом режиме позволяют данные, касающиеся условий формирования месторождений железистых кварцитов (джеспилитов). В развитие гипотезы [136] мы полагаем, что эти руды возникли из
материала астероидов, выпадавших в очень большом количестве (1023 г) на Землю после очередных взаимодействий Солнца со звездами.
Поскольку 90% астероидов имеют оливин-пироксеновый состав [137], т.е. в пропорции 1:3 состоят из окислов железа и кремния, эти окислы в том же соотношении поступали в морские акватории. Крупные месторождения джеспилитов формировались в
мелководных бассейнах за счет сноса в них продуктов выветривания пород суши и перехода большого количества железа и кремнезема в коллоидном виде в раствор [138].
Рудообразование, как правило, происходило в спокойной тектонической обстановке за
время 106 лет. Полосчатая структура руд возникала при взаимной коагуляции в самом
растворе гелей окисленного железа и кремнезема [139]. В период интенсивной коагуляции температура вод составляла 100С [140]. Воды были пресными [74], парциальное давление кислорода в них низкое < 0.2 атм. Величина рН воды не превышала 26
[141, 142]. На завершающем этапе состав воды менялся. На стадии диагенеза, нередко
связанной с высыханием водоема, вещество нагревалось до 150С и выше [138].
Тем самым, в протерозое режим гидросферы неоднократно менялся. Эпохи заполнения морских бассейнов водой и расцвета жизни (1  2) сменялись на Земле длительными периодами высыхания водоемов и угнетения живых существ (1  2), когда доля
биогенного углерода в осадках снижалась почти до нуля (см. рис. 13).
Палеозой и мезозой. В отличие от архея (1 < 2 << 3 Т) и протерозоя (1  2  Т),
к началу фанерозоя литосфера планеты остывает настолько, что большая часть воды
постоянно остается на земной поверхности (1  2, 3  1), пополняя Мировой океан.
38
Решение системы уравнений (3) для этих условий при упрощенной постановке задачи следующее [133]. После каждой кометной бомбардировки большая часть кометной воды стекает в Мировой океан, откуда с характерным временем  2 млн. лет проникает в подземную гидросферу. Через 10 млн. лет система приходит в равновесие. В
этом состоянии большая часть (2/3Q0) поступившей воды остается на поверхности Земли, а меньшая (1/3Q0) оказывается под поверхностью.
Интенсивность кометных бомбардировок в истории Земли сильно варьировала. В
частности, на границах ордовика и триаса на нашу планету падало значительно большее число комет, чем в другие эпохи. Поступавшая с кометами вода вызывала сильный
размыв пород земной поверхности. Однако накапливалась она не в Мировом океане, а
преимущественно в подземной гидросфере, где входила в состав магматических расплавов. С данным обстоятельством, вероятно, можно связать высокую тектономагматическую активность Земли в ордовике и триасе, а также малое количество биогенного
углерода, сохранившегося в осадочных породах того времени (см. рис. 24).
Последующее перераспределение воды между подземной гидросферой и Мировым
океаном в ордовике происходило, по-видимому, быстрее, чем в триасе. В последнем
случае оно заняло десятки миллионов лет, вызвав сильнейшую трансгрессию в юре и
мелу [123]. По некоторым оценкам уровень вод Мирового океана тогда увеличился
вдвое. Столь большая прибавка воды и продолжительность ее поступления в океан, на
наш взгляд, указывают на выделение этой воды при дегидратации пород земной коры.
Кайнозой. В отличие от более ранних эпох, режим круговорота вод гидросферы в
кайнозое носил достаточно стабильный характер. Сопоставление наших расчетов с
надежными эмпирическими данными по скорости роста средней глубины Мирового
океана [143] приводит к выводу, что в кайнозое уровень океана возрастал, главным образом, не за счет поступления новой кометной воды, а вследствие процессов дегидратации, вызванных нагревом пород литосферы под действием падений комет. Данный
вывод, в частности, подтверждается современной скоростью дегидратации пород земной коры [144], хорошо согласующейся с увеличением глубины Мирового океана.
И, наконец, еще один полезный расчет. Полагая, что в истории Земли падения комет случались с той же регулярностью, как в фанерозое, масса кометной воды, поступившей с момента образования нашей планеты (4.6 млрд. лет), составит 1024 г. Данная
величина сопоставима с массой вод современной гидросферы. Поэтому периодические
бомбардировки Солнечной системы галактическими кометами необходимо рассматривать как основной поставщик свободной воды на Землю, Марс, Луну и другие планеты.
39
19. Проблема нефти и газа
Происхождение нефти и газа является одной из ключевых проблем геологии, имеющей к тому же важное практическое значение. Научная постановка этой проблемы
относится к XVIII – началу XIX веков, когда было доказано, что нефть и газ могут получаться как биогенным (органический), так и абиогенным (минеральным) путями.
Согласно галактоцентрической парадигме, нефть и газ – это неотъемлемые продукты циркуляции через земную поверхность углерода и воды кометного происхождения.
Эти углерод и вода накоплены в прошлые геологические эпохи и сегодня участвуют в
происходящем на нашей планете геохимическом круговороте вещества [145].
Теоретический анализ показывает, что в условиях периодического поступления на
Землю больших масс космического вещества устойчивое функционирование системы
требует обязательного вывода из обмена излишков углерода и воды и их фиксацию на
какое-то время в неких «резервуарах». Такими резервуарами – накопителями подвижного углерода на земной поверхности выступают Мировой океан, живое вещество, атмосфера и почвы, а под земной поверхностью – породы земной коры и верхней мантии.
Из решения уравнений (3) для биосферного цикла следует, что при динамическом
равновесии системы углерод распределяется между резервуарами согласно правилу:
С = ni/i = const,
(4)
где C – скорость геохимического круговорота, ni и i – масса подвижного углерода и
время его пребывания в основных резервуарах системы.
Если соотношение (4) выполняется, то убыль углерода в одной части системы восполняется его поступлением из других, если – нет, то в системе возникают перетоки
вещества, которые возвращают ее в равновесие.
Круговорот углерода в биосфере в настоящее время пребывает в состоянии, близком к равновесию (рис. 25). Величина константы С, найденная по графику рис.25 и пересчитанная на диоксид углерода, приведена в табл. 7. Там же представлены оценки
скоростей круговорота кислорода атмосферы [5] и современной циркуляции вод Мирового океана через срединные океанические хребты [146].
Таблица 7.
Константы круговорота углекислоты, кислорода и воды в современную эпоху [69]
Геохимическая константа
круговорота, С10-17 г/год
Тип круговорота
Биосферный круговорот СО2
2.560.51
Круговорот атмосферного кислорода
2.750.05
Геологический круговорот вод Мирового океана
2.640.53
40
20
10
Содержание углерода, г
2
19
10
3
18
10
1
4
17
10
1
2
3
10
10
10
Время жизни углерода, годы
Рис. 25. Сопоставление содержания углерода и его времени жизни в
атмосфере (1), Мировом океане (2), живом веществе (3) и почвенноиловом слое (4); прямоугольники – разброс литературных данных [1].
Мы видим, что все три процесса образуют единую систему круговорота с величиной C = 2.71017 г/год. Этот результат подтверждает принципиальную правоту В.И.
Вернадского, по крайней мере, в двух вопросах: 1) круговорот вещества на Земле – это
глобальное геохимическое явление, охватывающее, главным образом, верхние оболочки планеты и обеспечивающее их водой, углеродом и кислородом. И 2) исключительная роль в данном явлении принадлежит живым организмам, которые, принимая активное участие в перераспределении вещества на планете, подстраивают скорость круговорота углерода и кислорода в биосфере к скорости круговорота подземных вод.
Современное распределение вод по водоемам гидросферы показано на рис. 26.
lg n
1
Количество воды, граммы
24
2
3
22
4
20
I
7
9
8 10
12
*
11
IV
13
18
-4
5
6
-2
0
II
III
+2
+4
+6
Время полного водообмена, годы
Рис. 26. Сопоставление количеств воды и времен водообмена для
основных резервуаров воды: 1 – Мировой океан; 2 – подземные воды; 3 – ледники; 4 – озера, водохранилища и болота; 5 – озера; 6 –
болота; 7 – морские льды; 8 – вода в атмосфере; 9 – влага в почве;
10- снежный покров; 11 – айсберги; 12 – атмосферные льды; 13 – реки. Римские цифры – данные по углероду (см. рис. 25). Пунктирная
линия – средняя скорость круговорота вод на земной поверхности.
41
Воды основных водоемов планеты участвуют в двух разных циклах круговорота,
причем в определенной пропорции. На 90% они формируются водами наземного климатического цикла со скоростью 5.21020 г/год [147] – верхняя наклонная прямая, и на
10% водами литосферы, циркулирующими со скоростью 2.71017 г/год (см. табл. 7) –
нижняя линия. Так что средняя скорость круговорота составляет (2.00.5)1019 г/год [1].
Воды, участвующие в климатическом круговороте, называют «метеогенными», а
воды литосферного цикла «морскими». Первые имеют местное происхождение, они
формируются в атмосфере и в виде дождя и снега инфильтруются через земную поверхность, поступая в области питания водоемов. Вторые – это воды более глубокого
залегания, относящиеся к общей системе циркуляции подземных вод. Название «морских» они получили из-за близости своего состава водам Мирового океана. Оба типа
вод различаются изотопным составом водорода и кислорода, который в большинстве
случаев позволяет их надежно идентифицировать[148].
Метеогенные воды по разломам и другим разуплотненным участкам земной коры
могут быстро проникать до глубин нескольких километров, что повсеместно наблюдается на земном шаре [148]. При этом они в состоянии ежегодно поставить под поверхность Земли, прежде всего, в форме гидрокарбоната (НСО3) 1015 г углерода [121].
Учет данного обстоятельства устраняет первое балансовое противоречие круговорота
углерода через земную поверхность, показанное на рис.23 стрелками разной длины.
Второй дисбаланс, состоящий в поступлении «вниз» окисленного, а «наверх» восстановленного углерода, также устраняется, если учесть возможность каталитического
синтеза углеводородов из окислов углерода и водорода в земной коре [149, 150].
Таким образом, становится очевидным, что наиболее быстрый биосферный круговорот углерода не ограничивается только циркуляцией углерода над поверхностью
планеты, как полагают климатологи, а охватывает всю биосферу в целом, включая осадочный чехол земной коры, где сосредоточены основные залежи нефти и газа.
Нефтегазовые скопления выступают естественными ловушками – «накопителями»
циркулирующего через поверхность Земли подвижного углерода, избыточного для системы его регионального геохимического круговорота. Вследствие активного участия в
этом процессе метеогенных вод, пополнение ловушек углеводородами происходит не
за геологическое время, а гораздо быстрее. При этом сами ловушки, во-первых, размещаются в пределах крупных водосборных осадочных бассейнов, дренирующих огромные по площади территории, и, во-вторых, тяготеют к крупным разломам земной коры
[151]. Наличие разломов, с одной стороны, облегчает поступление метеогенных вод в
42
породы земной коры, а с другой, способствует разгрузке этих вод от транспортируемого ими углерода.
Наиболее принципиален вывод об участии биосферного круговорота углерода в
процессах «современного» нефтегазообразования. Следствием чего является частичное
восполнение запасов нефти и газа эксплуатируемых месторождений [152], а также обнаружение [153] в нефтях космогенного изотопа С14 с периодом полураспада 5730 лет.
Факты свидетельствуют, что на формирование залежей нефти и газа влияют как
геологические условия генезиса и накопления углеводородов в недрах (наличие нефтематеринских пород, присутствие разломов и ловушек, термобарические условия и т.п.).
Так и характер круговорота углерода над поверхностью планеты, который во многом
определяется хозяйственной деятельностью людей. Существующие объемы добычи и
потребления нефти и газа могут не только ощутимо влиять на климат планеты, но и
оказывать заметное влияние на распределение подвижного углерода в ее недрах [154].
Транспортировка нефти и газа на многие тысячи километров от мест добычи ведет
к перераспределению мировых ресурсов углеводородов, причем далеко не за геологическое время. Интенсивно потребляющие нефть и газ промышленно-развитые страны
аккумулируют их на своей территории, тогда как страны, специализирующиеся на добыче и экспорте нефти и газа, могут сравнительно быстро свои ресурсы исчерпать.
Другим прогнозируемым следствием этого процесса является тенденция смещения
крупнейших промышленных скоплений нефти и газа в акватории Мирового океана.
Вследствие того, что на краях континентов обычно отсутствуют необходимые геологические условия накопления углеводородов в недрах, а на поверхности проживает
большая часть активно потребляющего нефть и газ населения Земли, избыточный углерод в ходе регионального круговорота выносится водами подземного стока в Мировой
океан [155, 156] на глубоководном шельфе и континентальном склоне материков.
Именно поэтому, как полагает автор, здесь сосредоточены очень большие запасы углеводородного сырья нашей планеты, представленные не только нефтью и газом, но и аквамаринными газогидратами [157].
Исходя из галактоцентрической парадигмы, можно утверждать, что запасы нефти и
газа разрабатываемых месторождений постоянно, с тем или иным темпом, восстанавливаются. Поэтому при разумном пользовании недрами, когда темп извлечения нефти
и газа из залежей не превышает темпа их естественного пополнения, существуют предпосылки для эксплуатации нефтегазовых месторождений как «восполняемых» источников углеводородного сырья.
43
Заключение
Временем рождения современной науки может считаться второй век нашей эры,
когда К. Птолемеем (87-165) были заложены основы весьма общей мировоззренческой
концепции, получившей позднее название геоцентрической парадигмы. Согласно данной системе взглядов всё происходящее на «небесной» и «земной» сферах связывалось
с самой нашей планетой. И, следовательно, Земля являлась самодостаточной для объяснения всех наблюдаемых человеком явлений.
В средние века, в первую очередь благодаря Н. Копернику (1473-1543), Г. Галилею
(1564-1642) и И. Кеплеру (1571-1630), исследования небесной сферы окончательно
обособились в самостоятельную область науки – астрономию. Что касается сферы земной, которая осталась в ведении геологии, то еще недавно в этой области знания продолжало господствовать геоцентрическое мировоззрение. Считалось, что все геологические, климатические, биологические и другие планетарные явления вызываются причинами, обусловленными эндогенными процессами в глубоких недрах самой Земли.
В начале XX века В.И. Вернадский, А.Л. Чижевский, М. Миланкович и др. показали, что одних эндогенных факторов для объяснения происходящих на Земле процессов
недостаточно. Наряду с ними следует также учитывать влияние на нашу планету процессов в Солнечной системе: колебаний солнечной активности, движение Земли и планет вокруг Солнца, вращение Луны, падение на Землю астероидных тел и др.
О влиянии на Землю физических процессов в Галактике, т.е. в космосе «дальнем»,
еще недавно было известно крайне мало. Поэтому при решении геологических проблем
этот фактор во внимание серьезно не принимался. Открытие явления струйного истечения газопылевого вещества из центра спиральных галактик и разработка на его основе галактоцентрической парадигмы радикально изменили ситуацию.
Автором показано, что основные геологические события прошлого Земли, которые
безуспешно пытались объяснить с геоцентрических позиций, являются на самом деле
порождением мощных космических процессов галактического масштаба. Связь между
явлениями на Земле и в Галактике оказывается столь тесной, что открывается возможность по геологическим данным изучать вопросы строения и физики галактик, так и на
основании астрономических наблюдений решать назревшие геологические проблемы.
Таким образом, представляется очевидным, что галактоцентрическая парадигма
после 2000 летнего перерыва снова позволяет методологически объединить имеющиеся
знания о «небе» и «земле» в рамках единой мировоззренческой концепции, но, естественно, уже на ином научном уровне.
44
Список литературы
1.
2.
3.
4.
5.
6.
7.
8.
9.
10.
11.
12.
13.
14.
15.
16.
17.
18.
19.
20.
21.
22.
23.
24.
25.
26.
Баренбаум А.А. Галактика, Солнечная система, Земля. Соподчиненные процессы и
эволюция. М.: ГЕОС. 2002. 393 с.
Napier W.M., Clube V.M. Theory of terrestrial catastrophism // Nature. 1979. Vol. 282.
P.455-459.
Alvarez W., Muller R.A. Evidence from crater ages for periodic impacts on the Earth //
Nature. 1984. V.308. №5691. P.718-720.
Rampino M.R., Stothers R.B. Terrestrial mass extinctions, cometary impacts and the Sun’s
motion perpendicular to the galactic plane // Nature. 1984. V.308. P.709-712.
Малиновский Ю.М. Недра – летопись биосферы. М.: Недра. 1990. 159 с.
Заколдаев Ю.А. Геохронометрическая шкала фанерозоя как отражение движения
Солнечной системы на галактической орбите // Стратиграфия и палеонтология палеозоя Арктики. Л. 1991. С.157-166.
Ясаманов Н.А. Галактический год и периодичность геологических событий // ДАН.
1993. Т.328. №3. С.178-181.
Чуйкова Н.А., Семенков К.В. Зависимость частоты инверсий геомагнитного поля от
положений Солнечной системы в Галактике // Труды ГАИШ. Т.65. М.: Изд-во МГУ.
1996. С.136-145.
Христофорова Н.Н. О влиянии спиральной структуры Галактики на эволюцию
планеты // Георесурсы. 2000. №1. С.15-27.
Неручев С.Г. Зависимость земных геологических и биологических процессов от положения Солнца на орбите вокруг центра Галактики // Геология и геофизика. 2001.
Т.42. №11-12. С.1752-1763.
Abbott D.H., Isley A.E. Extraterrestrial influences on mantle plume activity // Earth and
Planet. Sci. Lett. 2002. Vol. 205. P.53–62.
Гончаров Г.Н., Орлов В.В. Глобальные повторяющиеся события в истории Земли и
движение Солнца в Галактике // Астрономический журнал. 2003. Т.80. №11. С.10021012.
Shaviv N.J., Veizer J. Celestial driver of phanerozoic climate? // GSA Today. 2003. V.13.
№7. P.4-10.
Нечаев В.П. О галактическом влиянии на Землю в последние семьсот миллионов
лет // Вестник ДВО. 2004. №2(114). С.102-112.
Тамразян Г.П. Геологические революции и космическая жизнь Земли // Доклады
АН Аз. ССР. 1954. Т.10. №6. С.433-438.
Паренаго П.П. О гравитационном потенциале Галактики // I. Астрономический
журнал, 1950, Т.27, №6, С.329-340; II Астрономический журнал. 1952. Т.29, №3.
С.245-287.
Hubble E. The realm of the nebulae. New Haven. Yale Univ. press. 1936. 207 p.
Джинс Дж. Вселенная вокруг нас. М.: Гостехнаучиздат. 1932. 328 с.
Воронцов-Вельяминов Б.А. Внегалактическая астрономия. М.: Наука. 1978. 480 с.
Товмасян Г.М. Внегалактические источники радиоизлучения. М.: Наука. 1986. 240 с.
Физика космоса. Маленькая энциклопедия / Ред. С.Б.Пикельнер. М.: Изд-во «Сов.
Энциклопедия». 1976. 656 с.
Физика космоса. Маленькая энциклопедия / Ред. Р.А.Сюняев. 2-е изд. М.: Изд-во
«Сов. Энциклопедия». 1986. 784 с.
Баренбаум А.А. Новый взгляд на природу темной материи и темной энергии // Труды Всероссийской астрономической конференции (ВАК-2007). Казань: Изд-во КГУ.
2007. С.429-431.
Физика внегалактических источников радиоизлучения. М.: Мир. 1987. 368 с.
Воронцов-Вельяминов Б.А. Внегалактическая астрономия. М.: Наука. 1972. 464 с.
Караченцева В.Е., Караченцев И.Д. Уравнение и средние характеристики спираль45
ных рукавов галактик // Сообщения Бюроканской обс. 1967. Вып.38. С.47-56.
27. Баренбаум А.А. Двойственная природа спиральных галактик // Циклы природных
процессов, опасных явлений и экологическое прогнозирование. М.: РАЕН. 1993.
Вып.3. С.58-95.
28. Ефремов Ю.Н. В глубины Вселенной. М.: Наука. 1984. 224 с.
29. Jeans J. Astronomy and Cosmogony. Cambridge. 1929
30. Еремеева А.И., Цицин Ф.А. История астрономии: Учебник. М.: МГУ. 1989. 349 с.
31. Хаин В.Е., Рябухин А.Г. История и методология геологических наук: Учебник. М.:
Изд-во МГУ. 2004. 320 с.
32. Бааде В. Эволюция звезд и галактик. М.: Мир, 1966. 300с.
33. Arp H. Spiral structure M31 // Astrophys. J. 1964. V.139. P.1045-1051.
34. Шаров А.С. Туманность Андромеды. М.: Наука. 1982. 447 с.
35. Рольфс К. Лекции по теории волн плотности. М.: Мир. 1980. 208 с.
36. Ефремов Ю.Н. Очаги звездообразования в галактиках: Звездные комплексы и спиральные рукава. М.: Наука. 1989. 248 с.
37. Спитцер Л. Динамическая эволюция шаровых скоплений. М.: Мир.1990. 184 с.
38. Саслау У. Гравитационная физика звездных и галактических систем. М.: Мир. 1989.
39. Кинг А.Р. Введение в классическую звездную динамику. М.: Едиториал УРСС.
2002. 288 с.
40. Баренбаум А.А. Мегацикличность геологических процессов и эволюция Галактики
// Циклы природных процессов, опасных явлений и экологическое прогнозирование. М.: РАЕН. 1991. Вып.1. С.27-47.
41 Агекян Т.А. Звезды, галактики, Метагалактика. М.: Наука. 1981. 416 с.
42. Сурдин В.Г. Рождение звезд. М.: Изд-во УРРС, 1997. 208 с.
43. Марочник Л.С., Сучков А.А. Галактика. М.: Наука. 1984. 392 с.
44. Vallee J.P. Metastudy of the spiral structure of our home Galaxy // Astrophys. J. 2002.
V.566. №1. P.261-266.
45. Ефремов Ю.Н. Звездные острова. Фрязино: Изд-во «Век2». 2005. 272 с.
46. Баренбаум А.А. Общая и полевая геология: Учебник для вузов / ред. А.Н. Павлов.
Л.: Недра. 1992.
47. Шпитальная А.А., Ефимов А.А., Заколдаев Ю.А. О воздействии внешних космических факторов на Солнечную систему // Развитие классических методов исследования в естествознании. С-Пб.: НИИРК. 1994. С.366-372.
48. Баренбаум А.А. Предварительный расчет координат вертексов Каптейна. Препринт
№23. ИПНГ РАН. М. 1995. 26 с.
49. Паренаго П.П. Курс звездной астрономии. М.: Изд-во техникотеоретической литературы. 1954.
50. Баренбаум А.А., Ясаманов Н.А. Опыт построения геохронологической шкалы рифея
на основе новых представлений о строении Галактики // Доклады АН. 1995. Т.344.
№5. С.650-653.
51. Баренбаум А.А., Ясаманов Н.А. Геохронологическая шкала как объект приложения
астрономической модели // Вестник МГУ. Сер.4. Геология. 1999. №.1. С.12-18.
52. Геохронологическая таблица / Ред. В.Е. Хаин. Л.: ВСЕГЕИ, 1978.
53. Вендская система. Историко-геологическое и палеонтологическое обоснование.
Т.2. М.: Наука. 1985.
54. Баренбаум А.А., Гладенков Ю.Б., Ясаманов Н.А. Геохронологические шкалы и астрономическое время (современное состояние проблемы) // Стратиграфия. Геологическая корреляция. 2002. Т.10. №2. С.3-14.
55. Sepkoski J.J. Patterns of phanerozoic extinction: a perspective from global data bases //
Global events stratigraphy in the Phanerozoic: results of international interdisciplinary
cooperation in the IGCP Project 216 / ed. O.H.Walliser. 1995. Р. 35-52.
56. Gradstein F., Ogg J. Geologic time scale. Purdue Univer. 1996.
46
57. Хаин В.Е. Крупномасштабная цикличность в тектонической истории Земли // Геотектоника. 2000. №6. С.3-14.
58. Баренбаум А.А., В.Е. Хаин, Ясаманов Н.А. Крупномасштабные тектонические циклы: анализ с позиций галактической концепции // Вестник МГУ. Сер.4. Геология.
2004. №3. С.3-16.
59. Raup P.M., Sepkoski J.J. Periodicity of extinctions in geological past // Proc. Nat. Acad.
Sci. USA. 1984. V.81. №3. P.801-805.
60. Неручев С.Г. Глобальные геохимические аномалии и биосферные кризисы // Природа. 1988. №1. С.72-81.
61. Добрецов Н.Л. Мантийные суперплюмы как причина главной геологической периодичности и глобальных перестроек // Доклады АН. 1997. Т.457. .№6. С.797-800.
62. Harland W., Smith A., Wilcjck B. (ed.) The Phanerozoic Time-scale. A supplement Geol.
Soc. London. Spec. Publication. №5. 1971.
63. Баренбаум А.А. Природа геохронологической цикличности // Математические методы анализа цикличности в геологии. М.: РАЕН. 1994. Вып.6. С.197-233.
64. Океанология. Т.2: Геофизика океана. Геодинамика / Ред. А.С. Монин и О.Г. Сорохтин. М.: Наука. 1979. 416 с.
65. Браун Д., Массет А. Недоступная Земля. М.: Мир. 1984. 263 с.
66. Глебовицкий В.А., Шемякин В.М. Главнейшие рубежи геологической эволюции
Земли в раннем докембрии // Общая и региональная геология, геология морей и
океанов, геологическое картирование: Обзор. М.: АОЗТ «ГЕОМАРК». 1995.
67. Пушкарев Ю.Д. Мегациклы в эволюции системы кора  мантия. Л.: Наука. 1990. 217с.
68. Галимов Э.М., Мигдисов А.А., Ронов А.Б. Вариации изотопного состава карбонатного и органического углерода осадочных пород в истории Земли // Геохимия. 1975.
№3. С.323-342.
69. Баренбаум А.А. О поступлении космического углерода и его круговороте на Земле //
Экосистемные перестройки и эволюция биосферы. М.: ПИН РАН. 1998. Вып.3. C.1529.
70. Соколов Б.С Органический мир Земли на пути к фанерозойской дифференциации //
Вестник АН. 1976. №1. С.126-143.
71. Сидоренко Св.А. Органическое вещество и биолитогенные процессы докембрия. М.:
Наука. 1991. 103 с.
72. Симоненко А.Н. Астероиды. М.: Наука. 1985. 205 с.
73. Голдич С.С. Возраст докембрийских полосчатых железорудных формаций // Докембрийские железорудные формации Мира. М.: Мир. 1975. C.286-297.
74. Страхов Н.М. Избранные труды. Проблемы осадочного рудообразования. М.:
Наука. 1986.
75. Гаррельс Р.М., Перри Е.А., Маккензи Ф.Т. Образование докембрийских железорудных формаций и эволюция атмосферного кислорода // Докембрийские железорудные формации. М.: Мир. 1975. С. 349-357.
76. Маркова О.М., Яковлев О.И., Семенов Г.А., Белов А.Н. Некоторые общие результаты
экспериментов по испарению природных расплавов в камере Кнудсена // Геохимия.
1986. №11. С.1559-1569.
77. Баренбаум А.А. Новые представления о происхождении комет и их взаимодействиях с объектами Солнечной системы // Кометный циркуляр. Киев: КГУ. 1990. № 418.
С.11-12.
78. Казимиров Д.А., Родионова Ж.Ф., Ситников Б.Д., Порошкова Г.А. Планетарные закономерности распределения кратеров на Марсе, Луне и Меркурии. Препринт ГИНГАИШ. М. 1981.
79. Фельдман В.И. Каталог астроблем и метеоритных кратеров Земли // Метеоритика.
1987. Вып.46. С.154-171. // Метеоритика. 1993. Вып.50. С.142-145.
80. Shaded relief map of Mars. 1:25000000. 1972.
47
81. Казимиров Д.А. Десимметрия планет земной группы и спутников и основные фазы
их развития // Вопросы планетарного тектогенеза. Труды ГИН. М. 1977. Вып.1. С.
23-66.
82. Баренбаум А.А., Шувалов В.В. Моделирование взаимодействия галактических комет
с атмосферой // Физика экстремальных состояний вещества – 2007. / Ред. В.Е. Фортов и др. Черноголовка: ИПХФ РАН. 2007. С.139-140.
83. Артюшков Е.В. Новейшие поднятия земной коры на континентах как следствие
подъема из мантии крупных масс горячего вещества // Доклады РАН. 1994. Т.336.
№5. С.680-683.
84. Божко Н.А. Суперконтинентальная цикличность в тектоническом развитии литосферы // Тектоника и геодинамика континентальной литосферы. Материалы 36-го
Тектонического совещания. Т.1. М.: ГЕОС. 2003, С.56-60.
85. Чумаков Н.М. Периодичность главных ледниковых событий и их корреляция с эндогенной активностью Земли // Доклады АН. 2001. Т.378. №5. С.656-659.
86. Баренбаум А.А., Ясаманов Н.А. О возможной причине покровных оледенений // Бюл.
Московского о-ва испытателей природы. Отд. геологии. 2004. Т.79. Вып.6. С.13-21.
87. Марова Н.А., Алехина Г.Н. Объемы подводных вулканических гор Атлантического
океана и зависимость их распределения от эволюции океанической литосферы //
Океанология. 1998. Т.38. С.435-441.
88. Ильин А.В. Изменчивый лик глубин. Проблемы изученности дна океана. М., 1996.
186 с.
89. Креславский М.А., Вдовиченко Р.В., Хэд Дж.У. Морфометрия малых вулканов на
Венере по радарным изображениям // Астрономический вестник. 2000. Т.34. №4.
С.291-301.
90. Баренбаум А.А. Воздействие галактических комет на внешние оболочки планет земной группы // Физика экстремальных состояний вещества - 2005 / Ред. В.Е. Фортов и
др. Черноголовка: ИПХФ РАН. 2005. С.117-119.
91. Крживский Л. Теория удара астероида о земной океан и связанные с этим явления //
Труды 27 Международного геологического конгресса. Т.19. Сравнительная планетология. М.: Мир. 1984. С.96-104.
92. Жарков В.Н. Внутреннее строение Земли и планет. М.: Наука. 1983. 416 c.
93. Ceplecha Z. Influx of interplanetary bodies onto Earth // Astron. and Asrophys. 1992.
V.263. №1-2. P.361-366.
94. Oort J.H. Origin and development of comets // The observatory. 1951. V.71. P.120-147.
95. Napier W.M. Dynamical interaction of the Solar system which massive nebula // Dynamics Comets. Origin and Evolution. Pros. 83-rd Coll. Rome. 1984. P.31-41.
96. Чепурова В.М., Шершкина С.Л. Влияние сильнодействующих возмущений на эволюцию внешних слоев облака Оорта (численное моделирование) // Кинематика и
физика небесных тел. 1989. Т.5. №4. С.3-7.
97. Симоненко А.Н. Метеориты – осколки астероидов. М.: Наука. 1979. 224 с.
98. Whipple F.L. A comet model. I. The acceleration of comet Encke // Astrophys. J. 1950.
V.111. №2. P.375-394; A comet model. II. Physics relations for comets and meteors //
Astrophys. J. 1951.V.113. №3. P.464-474.
99. Казимирчак-Полонская Е.И. Захват комет Юпитером и некоторые закономерности в
вековой эволюции кометных орбит // Астрометрия и небесная механика. М.-Л., 1978.
Вып.7. С.340-383.
100. Вернадский В.И. Избранные сочинения. М.: Изд-во АН СССР, 1960. Т.V. 423 с.
101. Хаин В.Е. Основные проблемы современной геологии. М.: Научный мир. 2003. 348 с.
102. Галимов Э.М., Банникова Л.А., Барсуков В.Л. О веществе, сформировавшем верхнюю оболочку Земли // Геохимия. 1982. №4. 473-489.
103. Каймаков Е.А., Матвеев И.Н. Химический состав ядер комет: Препринт ИКИ. М.,
1979. №466.
48
104. Вейл П.Р., Митчем Р.М., Томпсон С.Ш. Глобальные циклы относительных изменений уровня моря // Сейсмическая стратиграфия. М.: Мир. 1982. Т.1. С.160-183.
105. Юдович Я.Э., Кетрис М.П. Геохимия черных сланцев. Л.: Наука. 1988.
106. Неручев С.Г. Периодичность крупных геологических и биологических событий фанерозоя // Геология и геофизика. 1999. Т.40. №4. С.493-511.
107. Холодов В.Н. Проблемы формирования эпох рудогенеза в осадочном процессе //
Эволюция осадочного рудообразования в истории Земли. М.: Наука. 1984. С.5-33.
108. Страхов Н.М. Основы теории литогенеза. Т.3. М.: АН СССР. 1962. 550 с.
109. Баренбаум А.А, Литвинова Т.В. Периодичность эпох фосфатонакопления и ее возможные космические причины // Доклады АН. 2002. Т. 385. №2. С. 220-223.
110. Баренбаум А.А, Литвинова Т.В. Распространение солей и фосфоритов в свете космической гипотезы // Доклады АН. 2003. Т.389. №2. С. 214 -218.
111. Баренбаум А.А, Литвинова Т.В. О механизме возникновения палеозойских фосфатов
и солей // Доклады АН. 2005. Т.405. №4. С.501-506.
112. Краморовский Я.М., Чечев В.П. Синтез элементов во Вселенной. М.: Наука. 1987.
160 с.
113. Камерон А. Содержание химических элементов и нуклидов в Солнечной системе //
Ядерная астрофизика / Ред. Ч. Барнса, Д. Клейтона и Д. Шрамма. М.: Мир. 1986.
С.33-52.
114. Басков Е.А., Беленицкая Г.А., Романовский С.И. и др. Литогеодинамика и минерагения осадочных бассейнов / Ред. А.Д. Щеглов. СПб.: ВСЕГЕИ. 1998. 480с.
115. Розанов А.Ю. Палегеография и палеобиогеография раннего кембрия // Вестник АН
СССР. 1985. №11. С.78-92.
116. Соколов Б.С. Очерки становления венда. М.: КМК Лтд. 1997. 156 с.
117. Сочава А.В. Квазистационарная модель геохимического цикла и эволюция биосферы
на рубеже докембрия и фанерозоя // Известия АН СССР. Сер. геол. 1992. №6. С.4156.
118. Баренбаум А.А. Причина «биотической революции» в венде-кембрии с позиций кометно-галактической гипотезы // Доклады АН. 2004. Т.398. №4. С.513-515.
119. Войтов Г.И. Химизм и масштабы современного потока природных газов в различных геоструктурных зонах Земли // Журнал Всес. хим. об-ва им. Д.И.Менделеева.
1986. Т.31. №5. С.533-539.
120. Кондратьев К.Я., Крапивин В.Ф. Моделирование глобального круговорота углерода.
М.: Физматлит. 2004. 336 с.
121. Баренбаум А.А. Механизм формирования скоплений нефти и газа // Доклады АН.
2004. Т.399. №6. С.802-805.
122. Тимофеев П.П., Холодов В.Н., Зверев В.П. Осадочная оболочка Земли как возможный
источник гидросферы // Доклады АН СССР. 1986. Т.288. №2. С.444-447.
123. Хэллем А. Юрский период. М.: Недра, 1978. 272 с.
124. Неручев С.Г. Накопление органического вещества и горючих ископаемых в фанерозое // Доклады АН. 1979. Т.247. №3. С.664-667.
125. Николис Г., Пригожин И. Самоорганизация в неравновесных системах. М.: Мир.
1979.
126. Арнольд В.И. Теория катастроф. М.: Наука. 1990.
127. Rubey W.W. Geologic history of seawater // Bull. Geol. Soc. оf America. 1951. V.62.
P.1111-1147.
128. Виноградов А.П. Избранные труды. Геохимия океана. М.: Наука. 1989. 220 с.
129. Сорохтин О.Г., Ушаков С.А. Глобальная эволюция Земли. М.: МГУ. 1991.
130. Сидоренко А.В., Теняков В.А., Сидоренко С.А. и др. Докембрий и проблемы формирования земной коры. М.: Наука. 1978.
131. Holland C.H.D. The geologic history of seawater – an attempt to solve the problem // Geochim. et Cosmochim. Acta. 1972. V.36. P.637-651.
49
132. Шопф Т. Палеоокеанология. М.: Мир. 1982. 311 с.
133. Баренбаум А.А., Ясаманов Н.А. Эволюция гидросферы и галактические кометы //
Вестник МГУ. Сер. геол. 2001. №4. С.9-19.
134. Минц М.В. Параметры состояния литосферы и тектоника плит в архее // Геотектоника. 1999. №6. С.45-58.
135. Хаин В.Е., Ясаманов Н.А. Парадокс позднерифейских оледенений // Вестник МГУ.
Сер. 4. Геология. №1. 1987. С.15-25.
136. Калганов М.И., Коссовский М.А. Великий дар природы. М.: Недра. 1968. 256 с.
137. Додд Р.Т. Метеориты. Петрология и геохимия. М.: Мир. 1986. 384 с.
138. Гаррелс Р.М., Перри Е.А., Маккензи Ф.Т. Образование докембрий-ских железорудных формаций и эволюция атмосферного кислорода // Докембрийские железорудные формации Мира. М.: Мир. 1975. С.349-357.
139. Moor E., Maynard H. Solution, transportation and precipitation of iron and silica // Econ.
Geol. 1929. P.3-6.
140. Френч М. Ассоциации минералов в диагенетических и слабометаморфизованных
железорудных формациях // Докембрийские железорудные формации Мира. М.:
Мир. 1975. С.205-220.
141. Холленд Х. Химическая эволюция океанов и атмосферы. М.: Мир. 1989. 552 с.
142. Эйгстер Х.П., Ай Мин-Чжоу Условия отложения железорудных формаций докембрия // Докембрийские железорудные формации Мира. М.: Мир. 1975. С.311-342.
143. Менард Г.У. Геология дна Тихого океана. М.: Мир. 1966. 275 с.
144. Зверев В.П. Подземные воды земной коры и геологические процессы. М.: Научный
мир. 2007. 256 с.
145. Баренбаум А.А. Органическая и неорганическая гипотезы происхождения нефти в
свете новых представлений об эволюции планеты // Нефть России. 1996. №8 (22).
С.32-34.
146. Басков Е.А., Кирюхин В.А. Эволюция подземной гидросферы в истории Земли //
Эволюция геологических процессов в истории Земли. М.: Наука. 1993. С.175-182.
147. Львович М.И. Вода и жизнь. М.: Наука. 1986. 254 с.
148. Ферронский В.И., Поляков В.А. Изотопия гидросферы. М.: Наука. 1983. 280 с.
149. Руденко А.П. Теория саморазвития открытых каталитических систем. М.: МГУ.
1969. 272 с.
150. Ионе К.Г. Исследование процессов каталитического превращения СО, СО2, Н2 – газов в земной коре в углеводороды и воду // Дегазация Земли: Геофлюиды, нефть и
газ, парагенезисы в системе горючих ископаемых. М.: ГЕОС. 2006. С.115-117.
151. Перродон А. Формирование и размещение месторождений нефти и газа. М.: Недра,
1991. 360 с.
152. Муслимов Р.Х., Глумов Н.Ф., Плотникова И.Н., Трофимов В.А., Нургалиев Д.К.
Нефтегазовые месторождения – саморазвивающиеся и постоянно возобновляемые
объекты // Геология нефти и газа. Спец. выпуск. 2004. С.43-49.
153. Peter J.M., Peltonen P., Scott S.D. 14C ages of hydrothermal petroleum and carbonates in
Guaymas Basin, Gulf of California: implications for oil generation, expulsion and migration // Geology. 1991. V.19. P.253-256.
154. Баренбаум А.А. Нефтегазообразование и климатический процесс // Гересурсы. №3
(22). 2007. С.13-15.
155. Зекцер И.С., Джамалов Р.Г., Месхетели А.В. Подземный водообмен суши и моря.
Л.: Гидрометеоиздат. 1984. 207 с.
156. Джамалов Р.Г., Сафронова Т.И. Об оценке выноса химических элементов с подземным стоком в Мировой океан // Водные ресурсы. 2002. Т.29. №6. С.680-686.
157. Баренбаум А.А. О возможной связи газогидратов с субмаринными подземными водами // Водные ресурсы. 2007. Т.34. №5. С.620-625.
50