XX a. pradžios mokslininkai tikino, jog mūsų Saulė planetas „išspjovė“ dėl greta praskridusios žvaigždės-paklydėlės gravitacinio poveikio. Ši teorija, pavadinta „Planetesimalių hipoteze“ teigia, jog planetos – tai tarsi kulkos, iššautos dviejų žvaigždžių susišaudymo metu, rašo io9.com.
Skaitykite taip pat: Mūsų visata – 4 dimensijų žvaigždės kolapso pasekmė?
Tokia idėja beveik keturis dešimtmečius buvo dominuojanti planetų formavimosi teorija. Per tą laiką ji smarkiai paveikė mokslininkų požiūrį į geologiją, klimatą, evoliuciją ir galimą gvyybės kitose planetose egzistencijos. Vienas geologas netgi tikino, jog tai yra „svarbiausias teorinio mokslo darbas nuo tada, kai Charlesas Darwinas sukėlė biologijos atgimimą“.
Žvelgiant iš dabartinių žinių taško netgi gėda pagalvoti, jog taip galvoję mūsų protėviai buvo mokslo elitas. Planetesimalės hipotezė laikui bėgant buvo paneigta kaip visiška nesąmonė, tačiau to meto mokslininkai ja patikėjo, nes ji pateikė alternatyvą tuomet egzistavusiai „Ūkų hipotezei“, kurios patikimumą smukdė ano meto moksliniai atradimai.
Teorijos atsiradimas
Ūkų teoriją 1796 metais pirmasis pasiūlė prancūzas matematikas Pierre-Simonas Laplace'as, publikavęs savo knygą „Exposition du Systéme du Monde“ („Pasaulio sistema“).
Jei labai trumpai, P. Laplace'o teorija teigia: iš pradžių visa medžiaga Saulės sistemoje laikėsi viename lėtai besisukančiame milžiniškame sferiniame ūke, kurio skersmuo yra apie 10 000 kartų didesnis nei Saulės. Bėgant laikui dėl gravitacijos poveikio debesis susitraukė ir pradėjo suktis greičiau. Galų gale dėl tos pačios gravitacijos debesis tapo plokščiu, besisukančiu disku.
Skaitykite taip pat: Didžiojo sprogimo nebuvo? Nauja teorija iškelia prielaidą, kad visata apskritai neturi pradžios
P. Laplace'as tikino, jog galų gale gravitacinė trauka negalėjo palaikyti pakankamos įcentrinės jėgos, kad išlaikūtų viską vienoje vietoje. Besisukančiam diskui traukiantis išoriniai dujų žiedai buvo pamesti. Kiekvienas iš šių žiedų susimetė į planetą, o didžioji besisukančio ūko dalis tapo Saule.
Tai buvo elegantiška teorija, kuri, be kita ko, paaiškino, ir kodėl Saulė bei visos planetos sukosi ta pačia kryptimi. Kaip teigė pats P. Laplace'as, „ši žavinga planetinė schema, tarsi žiedas, turėjo pumpurą, iš kurio atsiskleidė visas dabartinis grožis“.
Tačiau XIX a. pabaigoje astronomai ir fizikai aptiko anomalijų, dėl kurių tapo vis sunkiau ir sunkiau naudoti P. Laplace'o modelį. Pavyzdžiui, jeigu matematikas būtų teisus, tuomet ir planetų palydovai turėtų suktis ta pačia kryptimi, kaip jų planetos. Bet astronomai nustatė, jog vienas Saturno palydovas ir du Jupiterio palydovai sukosi priešinga kryptimi nei jų planetos. Be to, nors Saulėje susikaupė 99 proc. visos sistemos masės, planetos atsakingos už daugiau nei 99 proc. sistemos kampinio judesio kiekio momento. Jeigu ūko teorija būtų teisinga, tuomet arba Saulė turėjo suktis greičiau, arba planetos turėjo suktis lėčiau.
Karšta ar uolėta pradžia?
Alternatyvą P. Laplace'o teorijai – Planetesimalių hipotezę – 1905 metais pasiūlė mokslininkas, vardu Thomasas Chrowderis Chamberlinas.
Hipotezės autorius nebuvo nei astronomas, nei fizikas, nei matematikas – jis buvo geologas, kuris tuomet dirbo JAV Geologinės tarnybos naujai įsteigto Pleistoceno skyriaus direktoriumi. Jo skyriaus užduotis – tyrinėti Žemės fizinę istoriją.
T. C. Chamberlinas buvo pirmasis geologas, įrodęs, jog Šiaurės Amerikoje būta ne veino Pleistoceno ledynmečio. Tačiau mokslininką glumino tai, jog jo tyrimų duomenys nederėjo su Ūkų hipotezės aprašomu planetų formavimosi procesu.
Skaitykite taip pat: Mokslas įrodė: žmogų kūrė ir tobulino ateiviai
P. Laplace'as įsivaizdavo, kad išsilydžiusi nuo karščio masė, iš kurios susidarė Žemė, milijonus metų palengva aušo. Mokslininkai įsitikinę, jog Žemei auštant visų pirma susiformavo stora pluta paviršiuje. Manyta, jog geologiniai dariniai – tokie, kaip kalnai – susidarė besitraukiant auštančiai plutai. Be to, mokslininkai buvo įsitikinę, jog, Žemei toliau beauštant, planetos paviršius ir klimatas taip pat turėjo šalti, kol mūsų pasaulis taptų užšalusia dykyne.
Tokia teorija prieštaravo T. C. Chamberlino atradimams. Ledynų formavimosi, plėtimosi ir susitraukimo ciklai vertė manyti, jog Žemė vėso ne tolydžiai. Antraip ledynai tiesiog nesitrauktų. Jo manymu, Žemės klimatas visada buvo daugiau ar mažiau pastovus. Šaltosios Žemės istorijos eros buvo nukrypimai nuo normos, kuriuos lėmė kokie nors laikini svyravimai.
T. C. Chamberlinas buvo vienas iš pirmųjų savo meto mokslininkų, suvokusių, jog anglies dvideginio kiekis atmosferoje yra esminis klimato reguliavimo veiksnys. Jis svarstė, jog geologiniai pokyčiai – tokie, kaip kalnų formavimasis – sukėlė eroziją, dėl kurios į paviršių iškilo mineralai, iki tol slėpęsi Žemės gelmėse. Atmosferos anglies dvideginis, mokslininko įsitikinimu, chemiškai sąveikavo su tais mineralais, todėl šių dujų kiekis atmosferoje sumažėdavo, tokiu būdu sukeliant laikinus ledynmečius.
Ir tai, geologo manymu, buvo dar viena priežastis, kodėl Ūkų teorija neatitiko realybės. Ano meto naujausi mokslinių tyrimų duomenys rodė, kad Žemės „šiluminis susitraukimas“ dėl vėsimo negalėjo tapti tokių stiprių geologinių pokyčių, kaip kalnų grandinės, susidarymo priežastimi. Taigi, turėjo būti kažkoks kitas mechanizmas, atsakingas už Žemės paviršiaus fizinę deformaciją.
Skaitykite taip pat: Alternatyva Didžiojo sprogimo teorijai – jokio sprogimo, jokios pradžios, jokios pabaigos
Dėl to T. C. Chamberlinas atliko Žemės „atvirkštinės inžinerijos“ tyrimą. Jam reikėjo naujos planetų formavimosi teorijos, kuri paaiškintų, dėl ko Žemės klimatas buvo stabilus, bet aktyvūs geologiniai pokyčiai buvo įmanomi. Jis kuo toliau, tuo stipriau tikėjo idėja, jog Žemė ne aušo nuo milžiniško lavos burbulo, o sušoko į gumulą iš šaltų kosminių uolienų.
Ir tokiu būdu, padedant jaunam astronomui Forestui Ray'ui Moultonui, buvo prieita prie Planetesimalių hipotezės. Šie du mokslininkai tikino, jog mūsų Saulės sistemos statybiniai elementai buvo ištraukti iš Saulės didesnės žvaigždės-paklydėlės, kuri atsitiktinai praskriejo pro Saulę. Didžioji žvaigždė sukėlė tokias potvynio jėgas, kad ištempė Saulę dviem kryptimis – link savęs ir nuo savęs – dėl to Saulė pradėjo taškytis savo medžiaga dviem kryptimis, o tą išmestą medžiagą taip pat veikė praskrendanti žvaigždė ir ištampė į skirtingas puses. Šiai medžiagai auštant susiformavo skirtingų dydžių kieti kūnai, kurie galų gale sušoko į planetas, taip pat Žemę. Bėgant laikui Žemė dar augo – ją nuolat bombardavo meteoritai. Bet baigtiniam kosminių uolienų kiekiui senkant bombardavimai aprimo.
Naujoji „Visko teorija“
Planetesimalių hipotezė, neregėta mokslo naujovė, apžavėjo visus – ir pakeitė daugelio mokslininkų požiūrį į jų tyrimų sferą.
Geologai pradėjo manyti, jog Žemės vidus yra kietas, o magmos kišenes užkaitina ir už ugnikalnių išsiveržimus atsakingos radioaktyvių elementų sankaupos. 1927 m. leidinys „The Science Newsletter“ skelbė:
Geologai dabar mus tikina, kad gyvename ne ant plonos uolienų ir žemės plutos, plūduriuojančios virš kaitrios lavos ir ištirpusių uolienų jūros, kaip kad buvo aiškinama ankstesnių kartų, tačiau iš tiesų esame ant gyvename rutulio, kuris yra tvirtas kaip plienas ir sunkesnis už bet kurią įprastinę uolieną, išorėje... Dabar manoma, jog didžiąją Žemės vidaus dalį, iki 1800 mylių gylio, sudaro sunkieji metalai – daugiausiai (arba vien) geležis arba nikelio ir geležies lydinys. Taigi, mūsų Žemės širdis – geležinė: sunki, bet tvirta.
Skaitykite taip pat: Mokslininkai rado nežinomą A. Einšteino straipsnį apie Didžiojo sprogimo alternatyvų paieškas
Anuomet taip pat atrodė, jog nauja Žemės struktūros hipotezė išaiškina ir mechanizmus, kurie lėmė geologines deformacijas – tokias, kaip kalnai. T.C. Chamberlinas iškėlė idėją, kad kai kurios planetesimalės ankstyvojoje Saulės sistemoje buvo tankesnės už kitas, o dėl to kai kurie Žemės paviršiaus segmentai pasižymi skirtingomis savybėmis. Kontinentai buvo sudaryti iš lengvesnės medžiagos, nei vandenynų baseinai – todėl žemynai ir yra iškilę aukščiau. Buvo teigiama, kad gravitacijos jėgos paviršių nuolat traukia žemyn. Vandenynų baseinai, esą, traukiami stipriau, todėl atsirado horizontalus slėgis į kontinentus, dėl ko atsirado raukšlės, vadinamos kalnų grandinėmis.
Planetesimalių hipotezė patiko ir evoliucinės biologijos specialistams. P. Laplace'o teorija teigė, jog itin karšta, išsilydžiusi žemė aušo milijonus metų. Tuo metu gyvybė egzistuoti negalėjo. Bet, anot T. C. Chamberlino teorijos, Žemė susiformavo jau iš kietų uolienų. Biologai manė, jog tokiu būdu išsiplėtė laikas, reikalingas gyvybei evoliucionuoti.
Dar daugiau, jeigu Žemė prieš milijonus metų buvo mažesnė, vadinasi, ir gravitacija joje buvo silpnesnė. Biologai buvo įsitikinę, jog būtent dėl to priešistoriniai gyvūnai (tokie, kaip dinozaurai) buvo taip stipriai didesni už šiuolaikinius gyvūnus. Mažesnė gravitacija sukūrė evoliucinę nišą gigantiškiems gyvūnams. Kaip rašė vienas anų laikų biologas, „Skrydžio evoliucija dabartinėmis sąlygomis atrodo neįtikėtina, nes sutvėrimui reikėtų labai gerai išvystytų mechanizmų, kad oras jam padėtų įveikti gravitaciją“.
Veikiausiai svarbiausia yra tai, jog Planetesimalių hipotezė labai stipriai paveikė žmonijos požiūrį į Visatą. Ūkų hipotezė teigė, jog planetos yra žvaigždžių formavimosi šalutiniai produktai, kas reiškė, jog labai tikėtina, kad planetų turi visos žvaigždės ir galbūt jose egzistuoja nežemiška gyvybė. Tačiau T. C. Chamberlino teorija tikino, jog planetos mūsų Saulės sistemoje susidarė dėl labai reto reiškinio. Todėl mokslininkai sutarė, jog planetų gausos būti negali, kad planetos yra itin retas reiškinys. O dėl to savo ruožtu smarkiai sumažinta tikimybė, jog gyvybė gali egzistuoti ir už Žemės ribų.
Teorijos baigtis
Bėgant laikui ir kaupiantis vis didesniam teorinių žinių bagažui Panetesimalių hipotezė pradėjo braškėti per siūles. Astrofizikas Henry Norrisas Russellas apskaičiavo, jog visos planetos, atsiradusios dėl artimo žvaigždžių kontakto, apie savo žvaigždę suktųsi kur kas arčiau, nei mūsų Saulės sistemoje. Tačiau mirtiną smūgį neteisingai teorijai sudavė astrofizikas Lymanas Spitzeris, 1939 metais įrodęs, jog bet kokia medžiaga, išplėšta iš Saulės vidaus ir nelaikoma vienoje vietoje stiprių gravitacinių jėgų, greitai išsisklaidytų kosmoso platybėse ir negalėtų susikondensuoti į planetesimales.
Ir tada mokslo pasaulis vėl vertėsi aukštyn kojomis, o senos žinios tapo naujomis. Geologai vėl susidomėjo XX a. pradžioje iškelta kontinentinio dreifo teorija, kuri tapo tektoninių plokščių mokslo pagrindu. P. Laplace'as buvo dalinai reabilituotas, o Ūkų hipotezė tapo dabartinio žvaigždžių sistemų formavimosi modelio pagrindu.
Ir staiga Visata vėl prisipildė planetomis, kuriose gali egzistuoti gyvybė.