Эрик Асфог - Когда у Земли было две Луны. Планеты-каннибалы, ледяные гиганты, грязевые кометы и другие светила ночного неба

Английские астрономы Алан Джексон и Марк Уайетт проработали идею, что Земля и Луна подверглись массированной бомбардировке материалом, который был извержен в результате изначального гигантского столкновения, причем его количество в сумме превышало по массе Луну.

Аппарат назвали «Люси» в честь скелета Australopithecus afarensis, обнаруженного в Эфиопии в 1974 г. и относящегося примерно к тому времени, когда появились самые древние каменные инструменты. Скелет, в свою очередь, получил имя в честь песни The Beatles «Lucy in the Sky with Diamonds» («Люси в небесах с алмазами»), что кажется подходящим и для космического аппарата.

Два троянских спутника могли быть и более сопоставимыми по размеру, при этом один из них столкнулся с Луной, а другой – с Землей. Динамически это достаточно вероятно, хотя сценарий с двумя не равными по размеру троянскими лунами, одна из которых в 30–100 раз более массивна, чем другая, согласуется с данными о троянских спутниках в системе Сатурна. В любом случае мини-троянец мог не просуществовать достаточно долго, чтобы оставить след в геологической летописи Луны; если же он сделал это, где-то на Луне может иметься нашлепка поменьше.

Когда Луна обращалась по орбите ближе к Земле, бомбардирующие ее тела разгонялись в поле тяготения Земли. Все, что ударяло Луну, летело со скоростью, во много раз превышающей ее скорость убегания, так что наш спутник переживал опасные времена, пока под действием приливных сил не отодвинулся от Земли на десяток земных радиусов. Столкновения, однако, продолжались, причем с очень высокими скоростями по сравнению с лунной скоростью убегания (всего 2,4 км/с). Результатом всего этого был бы эффект пескоструйной обработки, вплоть до потери Луной сотен километров своего первоначального радиуса. Этот фактор пока не учтен ни в одной из теорий образования лунной коры.

Для того чтобы быть опубликованным, научный результат должен пройти через рецензирование работы другими учеными. Это означает, что статье необходимо получить одобрение специалиста в той же области или (для лучших журналов) двух специалистов, а также редактора. Этот механизм является основополагающим для науки, и нет никакой тайны, почему он работает. Научная репутация – это как сдавать квартиру на Airbnb. Ваш пятизвездочный рейтинг (надежность и ценность ваших исследований) означает, что вы получите больше грантов и поучаствуете во всяких развлечениях вроде экспедиций. А как клиент вы будете останавливаться только в тех домах (полагаться на те статьи), у которых хороший рейтинг. Вы публикуете хорошие статьи в хороших журналах и добиваетесь репутации справедливого, но критически настроенного рецензента. Проверка работы коллегами гарантирует не правильность публикации, но исключительно ее научную ценность.

Область лунной поверхности диаметром в 1300 км уже невозможно считать плоской, поэтому мы используем масштабирование кратера только как первое приближение. Законы масштабирования кратеров разработаны для того, что называют полупространством – это геометрический объем, который бесконечен во всех направлениях ниже одной плоскости. Для ударных кратеров размером с Тихо и меньше Луна – это фактически полупространство.

Китайский аппарат «Чанъэ-4» недавно впервые совершил посадку на обратной стороне Луны. Следующий аппарат «Чанъэ-5» должен доставить оттуда первые образцы.

Ударная волна возникает, когда скорость столкновения нарастает; энергия волны перегоняет себя, как лодка, несущаяся на гребне собственного следа. Сильная ударная волна создается, когда летящее тело сталкивается с мишенью на скорости, превышающей скорость звука: энергия не может отводиться так же быстро, как прибывает. Для землеподобных планет – это примерно 5 км/с; для ледяных планет – примерно 3 км/с. Вполне реалистично, что карманы с рассолом, трещины в породах и их слоистость становятся причиной того, что ударная волна возникает и при столкновении на более низкой скорости, что ведет к сдавливанию, разрушению и разогреву от трения. Физика, термодинамика и геология столкновений лучше всего описаны в книге H. Jay Melosh, Impact Cratering: A Geologic Process (New York: Oxford University Press, 1989).

Из них только Церера относится к группе планет-карликов в понимании Международного астрономического союза. – Прим. науч. ред.

Бóльшая часть массы астероидов сосредоточена в самых крупных телах, но бóльшая часть их площади поверхности приходится на самые маленькие тела – на пыль. Именно поэтому мы иногда наблюдаем зодиакальный свет – свечение перемолотой пыли Главного пояса астероидов. Астероиды невооруженным глазом не видны, но иногда видна пыль, хотя ее массой можно пренебречь.

Это не вполне льды. Считается, что активность комет отчасти связана с аморфными твердыми телами, которые никогда не кристаллизовались в лед. Но они холодны, как лед, и состоят из тех же веществ (например, воды и метана), что и лед, просто не в кристаллической форме.

Прибытие космического аппарата «Психея» на астероид Психея планируется на 2028 г. Аппарат «Люси» прибудет к шести троянским спутникам Юпитера между 2025-м и 2033 г.

Гафний-вольфрамовое датирование – один из самых любопытных методов радиоизотопного определения возраста. Гафний – это элемент, который обладает сродством к веществу мантии (литофильный элемент). Один из изотопов гафния 182Hf является радиоактивным и спонтанно распадается на стабильный вольфрам 182W. Период полураспада составляет 9 млн лет. Когда расплавленная планета разделяется на мантию и ядро, гафний останется в мантии, а вольфрам отправляется в ядро вместе с другими металлами. Если планета претерпевает дифференциацию в течение всего нескольких миллионов лет после формирования, в ее горных породах все еще останется нераспавшийся 182Hf, запертый в кристаллах. Когда эти атомы распадаются, в твердых кристаллах накапливается некоторое количество вольфрама, которое ученые (миллиарды лет спустя) читают, как часы. Гафний-182 называют вымершим радиоизотопом, потому что эти часы давно остановились – весь радиоактивный гафний распался. Тем не менее их стрелка указывает на определенное время.

Обзор хронологии эволюции мантии и океана см. в статье Linda Elkins-Tanton, «Formation of Early Water Oceans on Rocky Planets,» Astrophysics and Space Science 332, no. 2 (April 2011): 359–64.

Viranga Perera et al., «Effect of Re-impacting Debris on the Solidification of the Lunar Magma Ocean,» Journal of Geophysical Research 123 (2018).