Карл Саган - Мозг Брока. О науке, космосе и человеке

Лунные возвышенности, сильно испещренные кратерами, рассказывают нам о ранних этапах истории Солнечной системы, когда кратерообразование было гораздо более распространено, чем сегодня; количество межпланетных обломков в настоящее время слишком мало, чтобы объяснить изобилие кратеров на возвышенностях. С другой стороны, в лунных морях гораздо меньше кратеров, возникновение которых можно объяснить существующей в настоящее время популяцией межпланетных обломков, в основном астероидами и, возможно, мертвыми кометами. Можно сказать кое-что об абсолютном возрасте поверхностей планет, которые не так сильно испещрены кратерами, многое об их относительном возрасте и в некоторых случаях даже что-то о распределении размеров объектов, которые оставили кратеры после падения. На Марсе, например, мы находим склоны больших вулканических гор, почти лишенные ударных кратеров, что говорит об их сравнительной молодости; они еще не успели накопить шрамы от столкновений. Это служит обоснованием утверждения, что вулканы на Марсе – явление сравнительно недавнее.

Конечная цель сравнительной планетологии, я предполагаю, заключается в своего рода огромной компьютерной программе, в которую мы вводим несколько исходных параметров – возможно, изначальную массу, состав, момент импульса и количество соседних объектов столкновения – и получаем время эволюции планеты. Мы очень далеки от такого глубокого понимания эволюции планет в настоящее время, но гораздо ближе, чем мы думали всего несколько десятилетий назад.

Каждый новый ряд открытий поднимает множество вопросов, которые мы никогда даже не додумывались задать. Я упомяну только некоторые из них. Сейчас становится возможным сравнивать состав астероидов с составом метеоритов на Земле (см. главу 15). Астероиды четко делятся на силикатные и богатые органическими веществами. Сразу же можно сделать вывод, что астероид Церера явно имеет однородную структуру [113] Данные, полученные миссией НАСА «Dawn», запущенной 27 сентября 2007 г. для исследования астероида Веста и карликовой планеты Церера, указывают на то, что Церера дифференцирована. Это означает, что планета состоит из совершенно разных слоев, а самый плотный находится ближе к ядру. – Прим. ред. , а менее массивный астероид Веста – дифференцированную под действием гравитации. Но сейчас мы знаем, что дифференциация планеты происходит при массе выше определенной критической. Может ли Веста быть остатком гораздо большего родительского объекта, ныне ушедшего из Солнечной системы? Первоначальное исследование кратеров Венеры с помощью радиолокаторов показывает, что они крайне неглубокие. Но там нет воды, чтобы размыть поверхность Венеры, и нижние слои атмосферы Венеры перемещаются настолько медленно, что пыль не может заполнить кратеры. Может ли источником наполнения кратеров Венеры быть очень медленное проседание немного расплавленной поверхности?

Самая популярная теория происхождения магнитных полей планет ссылается на искривленные вращением конвективные потоки в электропроводящем ядре планеты. Поскольку период вращения Меркурия вокруг оси равен пятидесяти девяти дням, по этой схеме ожидалось, что у него будет отсутствовать магнитное поле. Но такое поле явно там присутствует, и на очереди серьезная переоценка теорий магнетизма планет. Только у Сатурна и Урана есть кольца [114] Как выяснилось, кольца есть у всех планет-гигантов. – Прим. науч. ред. . Почему? На Марсе есть изумительные гряды продольных песчаных дюн, расположенных у внутренних валов большого разрушенного кратера. В национальном парке «Великие песчаные дюны» рядом с Аламозой, штат Колорадо, есть очень похожие ряды песчаных дюн под склонами гор Сангре-де-Кристо. У марсианских и земных песчаных дюн одинаковая общая протяженность, одинаковое расположение и одинаковая высота дюн. Но атмосферное давление на Марсе в 200 раз меньше давления на Земле, ветры, необходимые для сальтации песчинок [115] Сальтация – перемещение песчинок прыжками. Песчинка, поднятая ветром, ударяется о песок, выбивает из него другие песчинки и так далее. Сальтация происходит при довольно сильном ветре и действует по типу цепной реакции. В других случаях песок под действием ветра «перетекает». – Прим. ред. , в десять раз слабее, чем на Земле, и распределение частиц по размерам может различаться на двух планетах. Как тогда поля дюн, нанесенных ветром, могут быть так похожи? Каковы зафиксированные на поверхности Юпитера источники декаметровых радиоволн, периодически излучающие в космос – каждый меньше 100 км в диаметре?

Наблюдения «Маринера-9» указывают на то, что скорость ветра на Марсе, по крайней мере временами, превышает половину местной скорости звука. Бывают ли когда-нибудь ветры гораздо сильнее? Каковы свойства метеорологических явлений при околозвуковой скорости? На Марсе есть пирамиды около 3 км в ширину у основания и 1 км в высоту. Вряд ли их построили марсианские фараоны. Интенсивность пескоструйной обработки, вызванной ветром, на Марсе по крайней мере в 10 000 раз больше, чем на Земле, потому что для того, чтобы сдвинуть песчинки в более разреженной марсианской атмосфере, необходимы бо́льшие скорости. Могли ли грани марсианских пирамид разрушиться за миллионы лет обдувки песком ветром с преобладанием более чем одного направления?

Спутники во внешней Солнечной системе уж точно не копии нашего, довольно унылого спутника. Многие из них имеют такую низкую плотность, что должны состоять в основном из метанового, аммиачного или водяного льдов. Как их поверхности будут выглядеть вблизи? Как будут разрушаться ударные кратеры на ледяной поверхности? Могут ли там быть вулканы из твердого аммиака с лавой из жидкого NH3, стекающей по их склонам? Почему Ио, самый близкий к планете большой спутник Юпитера, заключен в облако из газообразного натрия? Как Ио помогает регулировать синхротронное излучение [116] Синхротронное излучение – электромагнитное излучение, испускаемое заряженными частицами (в космосе преимущественно электронами), движущимися с релятивистскими скоростями в магнитном поле. Впервые наблюдалось в ускорителях электронов – синхротронах. Магнитное поле искривляет траекторию движения электронов, и возникающее при этом ускорение является причиной электромагнитного излучения. – Прим. ред. из радиационного пояса Юпитера, где проходит его орбита? Почему одна сторона Япета, спутника Сатурна, в шесть раз ярче другой? Из-за разницы размера частиц? Химического различия? Как возникли такие различия? Почему на Япете и нигде больше в Солнечной системе не наблюдается подобная асимметрия?