Если Вселенная представляет собой частицу, а ее пространство – набор гравитационных волн, то получаем квантовую, релятивистскую теорию с чрезвычайно простыми свойствами: линейный рост массы космических тел, линейный рост линейных размеров космических тел и пространства при постоянстве структуры. Поскольку пространством служит гравитационная волна, то расширение распространяется на все тела и саму Вселенную. Вселенная – частица обладает еще одним закономерным свойством – исходный элементный состав всех ее компонент одинаков [1-4]. Эти простые свойства Вселенной положены в основание теоретической планетологии и на них сформулированы универсальные единицы измерения и главные принципы новой науки.
Например, из свойства линейного увеличения линейных размеров следует, что при удалении Луны от Земли на RM – E за год при расстоянии между ними RM – E, возраст Солнца и всех планет равен: t0 = RM – E/ RM – E = 10,1·109 лет. Из увеличения линейных размеров космических тел следует, что радиус Марса увеличивается ежегодно на rM = rM/t0 = 0,3356 мм/год. При этом Марс удаляется от Солнца наRM = RM/t0 = 22,57 м/год.
Сохранность структуры означает, что эволюция каждой из планет определена только возрастом и срезом параметров в некоторый момент времени, например в наше время. Стационарности здесь нет, но наблюдается очень динамичная эволюция всех параметров планет [5].
Задача теоретической планетологии состоит в том, чтобы данные о планетах с атмосферами привести к относительным единицам, применимым ко всем этим планетам, а затем получить значимую регрессию в зависимости универсальных единиц измерения. Обратный процесс пересчета всех этих единиц по полученной регрессии приведет к закону эволюции параметра для конкретной планеты от возраста. Благодаря теоретической планетологии найден ряд законов эволюции планет с атмосферами [6-10].
Цель исследования
Донести в максимально доступной форме достижения Эмпирической Теории Вселенной (ЭТВ) и теоретической планетологии всем занимающимся практическим исследованием эволюции Марса и планет. В данной работе приведены результаты расчета для Марса основных законов эволюции планет в привычных координатах, изложенных в [6-10] и полученных в рамках теоретической планетологии по современным данным для Венеры, Земли и Марса.
Результаты исследования и их обсуждение
Закону эволюции температуры на планетах посвящены работы [8, 9]. В них показано отличие равновесной температуры планеты от температуры на ее твердой поверхности, связанное с наличием атмосферы. Температура на поверхности планеты хорошо описывается в универсальных единицах измерения и для Марса имеет зависимость [8]:
, (1)
где R – текущий радиус орбиты Марса вычисляется через возраст планеты t: 
. Основные сведения о планете приведены в табл. 1.
Таблица 1
Основные современные параметры планеты Марс
|
Параметр Марса |
Значение параметра |
Прирост параметра |
|
возраст |
t0 = 10,1·109 лет |
|
|
масса |
MM = 0,642·1027 г |
MM = 0,06356·1017 г/год |
|
радиус орбиты |
RM= 2,279·108 км |
RM = 2257 см/год |
|
радиус планеты |
rM = 3389,5 км |
rM = 0,03356 см/год |
|
площадь коры континентальной |
Sc = 26,6 % |
|
|
средняя температура |
ТM = – 65C (208 K) |
|
|
Давление атмосферы |
Р = 0,0064 атм. |
Таблица 2
Критические теоретические точки планеты Марс
|
Критическая точка |
T, C |
возраст, млрд. лет назад |
|
Кристаллизация гранита |
(970) |
(5,97) |
|
Начало образования рифтов |
(506) |
(4,89) |
|
Точка жидкой воды |
(105) |
(2,63) |
|
Современная средняя температура на поверхности Марса |
– 65 |
0 |
Рис. 1. Эволюция температуры на поверхности Марса от возраста планеты. На кривую нанесены некоторые теоретические критические точки: темно-серый квадрат – кристаллизация гранита; черный квадрат – образование рифтов; светлая точка – точка жидкой воды; черная точка – наше время
Эволюция температуры на поверхности Марса по формуле (1) в привычных координатах приведена на рис. 1.
Кроме статистической значимости регрессии, можно проследить изменение температуры планеты по критическим точкам. Критическая точка представляет собой некоторое явление, которое характеризуется температурой и возрастом его проявления на планете, что позволит сравнить прогноз теории с наблюдением. В табл. 2 приведены в круглых скобках прогнозные значения по рис. 1 некоторых критических точек.
Рис. 2. Эволюция континентальной и океанической коры Марса в относительных единицах от возраста планеты: сплошная черная линия – континентальная кора; черная пунктирная линия – океаническая кора; серая пунктирная кривая – сумма континентальной и океанической коры; серая пунктирная прямая – поверхность планеты
На рис. 2 показана эволюция относительной площади континентальной и океанической коры, на основе ранее полученных регрессий. Регрессии получены в зависимости от универсальной единицы измерения. Относительная площадь континентальной и океанической коры вычислялись умышленно по двум регрессиям отдельно. Суммирование площадей по ним даёт полную относительную площадь планеты, а сравнение суммарной площади с идеалом (100 %) позволяет судить об ошибке расчёта. Для Марса отклонение суммы от идеала довольно высокое и составляет 42 % в начале формирования рифтов, имеет систематическое отклонение (всегда выше 100 %).
Время начала формирования океанический коры по рис. 2 оценивается t = 2,8·109 лет назад и несколько не совпадает по двум зависимостям, что говорит рассогласованности обеих регрессий. Кроме того, такая датировка существенно не совпадает с датировкой по рис. 1 (табл. 2).
Эволюция глубины океанической коры представлена на рис. 3.
Рис. 3. Эволюция глубины океанической коры Марса от возраста планеты. Вертикальный пунктир – наше время
Эта зависимость получена по регрессии глубины океанической коры от температуры на поверхности планет:
. (2)
Из рисунка видно, что время начала формирования рифтов оценивается t = 4,89·109 лет назад, что отлично согласуется с возможностью расширения планеты [6] и датировкой по рис. 1. Под возможность расширения понимается, что после кристаллизации поверхности планеты дальнейший рост ее поверхности в результате расширения происходит за счет формирования океанической коры со скоростью увеличения радиуса планеты, указанного в табл. 1.
Разногласия между рис. 2 и 3 связаны с проблемами трактовки гипсометрических кривых планет. Образование рифтов начинается не сразу, а через значительное время, когда заканчиваются пластические процессы и наращивается некоторая толщина кристаллической коры. За это время континентальная кора продолжает расширяться после кристаллизации, что должно отражаться в гипсометрических кривых. Возможно, с этим связана проблема трактовки гипсометрических кривых.
Эволюция атмосферы планеты важна для понимания эволюции планет, так как давление атмосферы определяет возраст появления и эволюцию воды. Для относительного давления атмосферы получена следующая регрессия от универсальных единиц измерения:
. (3)
Эта регрессия в привычных единицах измерения для Марса представлена на рис. 4, где для сравнения приведена эволюция давления водяного пара.
Рис. 4. Эволюция давления атмосферы Марса от возраста – черная линия. Эволюция давления водяного пара – серая линия
Как видно из рис. 4 давление атмосферы Марса меньше давления водяного пара из-за малой массы планеты. В этом случае появление жидкой воды определено возрастом, когда давление атмосферы начинает превышать давление водяного пара. Более подробно эти зависимости представлены на рис. 5.
Рис. 5. То же, что на рис. 4 в диапазоне t = (3÷1)·109 лет назад
Теперь из рис. 5 хорошо видно, что жидкая вода появилась на Марсе t = 2,63·109 лет назад, а замерзла t = 1,3·109 лет назад. Однако это средние значения возраста без учета значительного эксцентриситета орбиты Марса и солености воды. Так как эксцентриситет орбиты Марса равен ε = 0,0934, то грубая оценка отклонений от приведенных датировок составит примерно t = ± 0,5·109 лет.
Момент равенства давлений атмосферного и водяного пара наступил при температуре поверхности T = 105 С и давлении P = 1,16 атм., что эквивалентно P = 12 метрам водного столба. Следовательно, на современной остывшей планете можно ожидать такое количество воды (слой воды не более 12 метров по всей поверхности Марса).
Из-за большого эксцентриситета орбиты периоды конденсации и испарения воды повторялись многие миллионы раз, поэтому вся поверхность планеты хорошо промыта водой и все растворимые соли собраны в «океаны». Содержание солей в воде может быть настолько велико, что и сейчас рассолы могут быть в жидком состоянии. К сожалению, всю воду Марса можно собрать в нескольких водоемах общей площадью в несколько процентов от площади планеты.
На Марсе длительное время было достаточно много воды, была приемлемые температура и влажность, но все это как в стерилизаторе. Вот такой прогноз дает теоретическая планетология для планеты Марс.
Заключение
В статье приведены четыре рисунка, демонстрирующих эволюцию основных параметров Марса от возраста: температуры на поверхности планеты; площади континентальной и океанической коры; глубины океана; давления атмосферы. Эти рисунки служат иллюстрацией количественного теоретического прогноза, полученного на основе физической теории ЭТВ и теоретической планетологии для планеты Марс.
Рисунки демонстрируют чрезвычайно динамичный мир. Основные параметры претерпели огромнейшие изменения за время существования планеты. Эмпирическая Теория Вселенной и теоретическая планетология демонстрируют точный количественный расчет, хорошо согласующийся с наблюдением.