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

Учитывая непрерывно идущий процесс образования кратеров, можно подумать, что астероиды должны быть очень прочными, чтобы пережить такие масштабные столкновения, но в действительности дело обстоит как раз наоборот. Представьте, что вы стреляете из пистолета в кучу песка и пыли; получается кратер, и вы можете раскопать песок и найти пулю. Теперь вообразим, что вы смешали этот песок и пыль с водой и получили глину, которая засохла до состояния твердого кирпича. Выстрелите в этот кирпич такой же пулей – и никакого кратера не получится. У вас останется несколько осколков, а пуля разрушится. Это рассуждение, подтвержденное компьютерным моделированием и последующими наблюдениями с автоматических космических аппаратов, привело нас к убеждению, что «выживает слабейший»: для того чтобы не быть подверженным катастрофическому разрушению, астероиды должны быть мягкими и податливыми, состоять из неплотного, зернистого материала, такого как пыль и гравий [133].

Южный полярный регион астероида Веста. Это очень потрепанный астероид, вся топография которого на самом деле представляет собой совокупность ударных кратеров и их краев, а также показанных тут впадин 10-километровой ширины, опоясывающих астероид вдоль экватора.

NASA/JPL/DLR

Мегакратеры образуются и на полноразмерных планетах, но, вместо того чтобы принимать форму чашеобразного углубления, они повреждают, истончают и подогревают кору, вызывая сейсмические и долгосрочные геологические колебания, из-за которых в итоге превращаются в обширные плоские пространства. Самые крупные кратеры на планете могут полностью исчезнуть. Мощнейшие столкновения посылают ударные волны глубоко в ядро, запуская глобальные процессы, которые могут идти много дней, лет и даже миллионов лет. Образование огромных кратеров может пробудить внутри планеты тепловые двигатели, ведь если планета уже и так горячая, это словно снять крышку с чайника: внутреннее пространство начинает охлаждаться неравномерно, поскольку тепло быстрее выходит с того бока, где кора тоньше всего. Такое положение может привести к запуску общепланетарной конвекции (теплое поднимается, холодное опускается) как способа восстановить тепловое равновесие. По мере того как планета затвердевает после образования мегакратера, такое неравновесное состояние может оказаться зафиксированным на долгое время.

Марс, маленькая планета с большой геологией. Эта рельефная карта составлена по данным лазерного альтиметра MOLA орбитального зонда «Марс Глобал Сервейор». Северные низменности, также известные как Великая Северная равнина, образуют гигантский бассейн диаметром 2300 км. Заметные справа вершины на экваторе и к северу от него – это вулканы нагорья Фарсида, самые высокие горы вулканического происхождения в Солнечной системе. Тянущийся с востока на запад шрам правее (восточнее) от них – это Долины Маринера, крупнейший каньон в Солнечной системе. 800-километровое углубление слева на юге – Равнина Эллада.

NASA/GSFC

Хотя измерять самые крупные кратеры очень трудно, кажется, первое место среди них принадлежит Северному Полярному бассейну на Марсе. По данным компьютерного моделирования [134], кратер такого размера и формы мог образоваться при типичном по скорости и углу атаки столкновении с блуждающей планетой диаметром примерно 2000 км – в три раза меньше Марса, причем большая часть ударяющего тела продолжила свой полет после возникновения кратера. Но, несомненно, все не так просто. Согласно моделям, имитирующим термическую реакцию Марса [135], его теплая мантия не осталась бы в покое. Она бы отреагировала новым бурным циклом конвекции, который привел бы к возобновлению процесса формирования коры и созданию на ране в теле планеты толстого струпа. Если это так, то занимающая большую часть бассейна Великая Северная равнина – это молодая поверхность планеты, а находящееся в ее центре Северное плато – вторичная кора, как бы континент, образовавшийся внутри углубления от удара. Это полностью противоположное понимание геологических данных! В планетологии важно сохранять непредвзятое отношение к объектам изучения.

Как правило, чем гуще поверхность планеты покрыта кратерами, тем она старше. Столкновения происходят повсюду, так что ландшафт с редкими кратерами, вероятно, возник недавно или полностью обновил свою поверхность из-за какого-то события – например, истечения лавы или другой местной катастрофы, – или из-за длительного воздействия ветра и воды, или из-за тектоники плит. С помощью кратеров мы можем определять возраст поверхности. Подобно деревянному столу, который покрывается щербинами и следами от сигарет, понемногу становясь антиквариатом, покрытая кратерами поверхность позволяет предположить, сколько прошло времени, и даже сделать количественную оценку. Что касается качественных характеристик, при бомбардировке преимущественно небольшими телами поверхность становится более неровной, утрамбованной и фактурной. Если крупных ударов было больше, начинают выделяться отдельные приметы – как круглый след от горячей сковородки, которую когда-то поставил на стол ваш давно повзрослевший сын, заставляет осознать, как летят годы.

Мы легко можем установить, что лунные нагорья гораздо старше лунных морей с их редкими кратерами – это относительный возраст. Намного трудней определить возраст абсолютный – сколько миллиардов лет назад сформировались моря? Если в околоземном пространстве происходит разрушение астероида, на планету обрушивается целый град осколков, и поверхность Земли может какое-то время «быстро стареть». В подобных ситуациях поверхности кажутся старше, чем они есть. Еще одна сложность состоит в том, что мы не можем точно сказать, кратер какого размера останется от того или иного астероида, особенно в случае принимающего тела небольшого размера. Ученые попытались разобраться с возрастом поверхности маленького астероида Бенну, 500-метровой цели аппарата NASA «Озирис-Рекс», но, чтобы сделать это, мы должны предположить – поскольку нам это неизвестно, – какого размера кратер оставляет то или иное ударяющее тело и какого размера ударяющие тела способны стереть с поверхности более старые кратеры.

Если мы знаем частоту столкновений и «правило масштабирования», которое дает размер кратера, образовавшегося в результате столкновения с определенными характеристиками, тогда кратеры, которые видны на планетном теле, могут служить часами при условии предварительной калибровки по частоте столкновений. И здесь как нельзя лучше подходит Луна – тело, которое с точки зрения геологии мертво по крайней мере последние 4 млрд лет, за исключением гигантских истечений вулканической лавы, которые на глубину нескольких километров затопили бассейны видимой стороны от 3 до 3,5 млрд лет назад. Возраст лунных морей используется для калибровки статистики кратерообразования, после чего ее можно применять ко всей внутренней Солнечной системе.