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

При таком соотношении, когда гигантское газовое облако остывает, H и H становятся H 2(самая распространенная молекула), C и O превращаются в СО (самое распространенное соединение ), а затем появляются CO 2, CH 4, NH 3, HCN и все прочие CHON-штуки, которые в конце концов конденсируются во льды. После завершения этих реакций основная часть углерода уже израсходована, но остается много свободного кислорода. Как уже говорилось во введении, кислород создает характерные для землеподобных планет оксиды . Один из таких оксидов – вода (H 2O), второе по распространенности соединение во Вселенной. Далее идут минералы, которые составляют кору и мантию землеподобных планет, такие как кварц (SiO 2), оливин ((Mg, Fe) 2SiO 4) и тому подобное. Мы называем их силикатами, но важнейший элемент в их составе – это кислород, а не кремний (Si), потому что, как это ни странно, образование силикатов ограничено доступностью именно кислорода. Когда кислород кончается, прекращается образование и горных пород, и воды.

Кислород – ключ ко всем этим земным активам. Но что происходит вокруг тех немногих звезд [105], в которых соотношение С и О гораздо выше? Настоящая катастрофа! В таком случае углерод связывает в молекулы СО и СО 2 весь кислород. В условиях изобилия свободного углерода и отсутствия свободного кислорода, необходимого, чтобы появились горные породы и вода, из чего же сделаны их планеты? Планеты-гиганты по-прежнему будут состоять из газообразных водорода и гелия, но под черными графитовыми облаками, из которых льются алмазные дожди. «Каменистые» планеты выглядят там еще более странно. Вместо силикатов там будут карбиды, карбонаты и твердый углерод, а вместо воды – углеводороды, такие как метан и пропан (CH 4и C 3H 8). Карбидная планета размером с Землю имела бы большое металлическое ядро, а вокруг него – мантию из карбидов кремния вместо оксидов кремния (например, SiC вместо SiO 2). Поверх мантии находилась бы кора из твердого углерода – в форме графита в верхних слоях и сжатого до алмаза на глубине около 10 км.

Потрясающее зрелище: при образовании в плитах такой коры [106]складок и разломов, на планете вырастали бы сверкающие алмазные горы! Эрозия графита под действием углеводородных дождей создавала бы в мутном свете звезды поразительные композиции из прозрачных кристаллов, разделенных черными полосами. Вы могли бы жить там в наполненной светом пещере, напоминающей Крепость Одиночества из комиксов про Супермена, – нужно было бы только герметизировать ее и наполнить пригодным для дыхания воздухом. Но вне вашей алмазной пещеры планета оставалась бы холодной и ядовитой. Углеводороды, льющиеся дождем с задернутого смогом неба, циркулировали бы там в атмосферно-гидрологическом цикле, как вода на Земле, создавая океаны, озера и могучие реки.

Если бы активная геология расколола алмазную мантию, на такой планете появился бы узор из глубоких углеводородных океанов. Там, возможно, образовались бы рифтовые долины, где могли бы возникнуть невероятные формы жизни, использующие в качестве растворителя вместо воды метан и пропан. А если процесса горообразования, такого как тектоника плит, не начнется, в результате получится полностью покрытая океаном планета, где на глубине в несколько километров будет темнеть мягкое графитовое дно, нежный черный ил, в котором морские скаты и трубчатые черви заживут припеваючи среди пузырящихся подводных вулканов. Мечты, мечты.

Как бы невероятно это ни звучало, возможно, аналог среды, основанной на углероде, находится на поверхности окутанного смогом спутника Сатурна – знаменитого Титана. Его вполне можно считать планетой в своем праве, поскольку он в десять раз массивнее Плутона. На Титане углеводородные моря лежат поверх коры из водяного льда, формирующей крупные континенты. Но он не является карбидной планетой в полном смысле этого слова. Под метаново-этановыми морями и корой из водяного льда лежит глобальный водный океан, который, как считается, нагревается приливным действием Сатурна из-за эксцентриситета орбиты спутника.

На почти лишенной кислорода поверхности Титана тем не менее идут метановые дожди, которые создают напоминающий живописные послеледниковые ландшафты Земли рельеф, испещренный сотнями озер с изрезанной береговой линией. Некоторые из них тянутся на сотни километров и богаты островами и заливами.

Титан имеет приблизительно тот же диаметр, что и самые крупные спутники Юпитера Ганимед и Каллисто, – около 5000 км, примерно как Меркурий. Если Юпитер и Сатурн – типичные газовые гиганты с типичным соотношением содержания C и O, тогда их крупнейшие спутники рассказывают нам, как может происходить формирование подобных небесных тел по всему космосу. Тем не менее тут явно есть кое-что, чего мы не понимаем. Несмотря на практически тот же размер и объемную плотность, Титан почти по всем геологическим параметрам отличается от Каллисто и Ганимеда. Каллисто – холодный мертвый шар изо льда и горных пород, который никогда не прогрелся до такой степени, чтобы пережить гравитационную дифференциацию, тогда как Титан ближе всех известных нам небесных тел подошел к тому, чтобы считаться землеподобной гидросферной системой.

Геология на что-то намекает. Горный хребет высотой 20 км опоясывает по экватору ледяной спутник Сатурна Япет, имеющий диаметр 1500 км и прозванный «грецким орехом». Все теории о механизме формирования этих гор отдают безумием, но либо одна из них верна, либо все они недостаточно сумасшедшие.

NASA/JPL

Это только первая из геологических странностей вокруг Сатурна. Ближе, чем Титан, обращаются пять спутников среднего размера с диаметром от 300 до 1400 км; некоторые из них состоят из чистого льда, другие – наполовину из горных пород, а сверху покрыты льдом. Энцелад – один из самых маленьких, но на нем бьют гейзеры, которые указывают на наличие в его глубине океана из богатой аммиаком воды. За Титаном есть еще два спутника – Гиперион и Япет, которые состоят по большей части изо льда. Гиперион похож на стершийся шарик пемзы. Пожалуй, больше других мне нравится Япет – вполовину меньше Луны, он обращается по далекой наклонной орбите и почти целиком состоит из водяного льда. Он опоясан экваториальным горным хребтом высотой в 20 км. Одна половина Япета сияет белизной, а другая – угольно-черная.

Если оставить в стороне их необыкновенную геологию и общую странность, больше всего в этих спутниках среднего размера озадачивает то, что у Юпитера таких нет. У него есть четыре галилеевых спутника, три из которых обращаются в резонансе, и какие-то обломки. Теперь поищем разгадку этого факта.