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

Alexandre Emsenhuber (U. Arizona)

Согласно стандартной модели, ядра слились быстро – примерно за несколько часов. Для любой системы существует характерное время гравитационного взаимодействия ( G ρ) –1/2, где G – это ньютоновская гравитационная постоянная [150], а ρ – плотность вещества в граммах на кубический сантиметр (для воды она равна 1, для горных пород – 3). Ядра погружаются и сливаются, что придает центральной части тела огромную скорость вращения. Пограничная область между ядром и мантией вовлекается в это движение, и от планеты отрываются огромные капли богатого мантийными породами материала – в точности, как это представлял себе Дарвин; на самом деле этот процесс можно воспринимать как расщепление, запущенное в результате столкновения. Ядро Тейи было почти полностью поглощено Землей, поэтому Луна в конце концов сформировалась из протолунного диска, состоящего в основном из горных пород.

Если бы Тейя двигалась всего на 10 % быстрее, она бы продолжила существовать как отдельная планета, полностью опустошенная, но избежавшая плена земного тяготения и вновь вышедшая на орбиту вокруг Солнца. Однако столкновение замедлило бы ее, так что она оставалась бы где-то поблизости и с большой вероятностью столкнулась бы с Землей вновь. Такую ситуацию называют цепочкой столкновений . Каждое из них замедляет олигарха, так что каждое следующее с большей вероятностью ведет к слиянию – если не это, то следующее станет последним, как у пружинки-слинки, шагающей вниз по покрытым ковролином ступенькам [151].

Гигантские планеты знамениты своими поразительными атмосферами и внутренними областями, испещренными полосами облаков и клубящимися ураганами. Но, каким бы завораживающим ни был этот вид и до какой бы степени они ни главенствовали в определении динамики движения планет, у планет-гигантов нет поверхности в том смысле, в каком ею обладают землеподобные планеты и крупные ледяные тела, такие как Плутон и Европа. Поверхность – это двумерный рубеж между жидкостью и газом (если речь идет об океане), или между воздухом и сушей, или между водой и льдом. Поверхность – это граница между двумя состояниями вещества, которая обеспечивает физический контраст и существование различных экологических ниш. Нас окружает безумный мир, полный жутких неожиданностей, а поверхности дарят нам места, которые можно назвать домом, места, где мы находим убежище, тепло и покой.

На Земле попадаются организмы, которые не живут на поверхности или возле нее: это свободно плавающий морской планктон и никогда не спящие акулы. Тем не менее и они в конечном счете зависят от того, что происходит на поверхности океана: от газообмена О 2и СО 2с атмосферой, от последствий воздействия солнечной энергии, от продуктов жизнедеятельности организмов, живущих в верхнем, пропитанном солнечным светом и кислородом слое воды. Существа, никогда не видящие солнечного света, питаются существами, живущими у поверхности (на Земле еженощно наблюдается миграция снизу вверх для поедания этого приповерхностного фитопланктона). Еще глубже, там, куда организмы падают, когда начинают разлагаться, есть донная поверхность, где очень странные существа живут и размножаются среди геотермальных источников и черных курильщиков. Самое большое количество и разнообразие живых существ на Земле можно обнаружить среди плавных градиентов и резких контрастов приливно-отливной зоны, соединяющей сушу, атмосферу и океан благодаря периодически меняющемуся гравитационному воздействию Луны и Солнца. Неровности, поры и зоны проницаемости – лучшие места для химических реакций, которые поддерживают термодинамику жизни и обеспечивают обмен водой и растворенными в ней веществами сквозь мембраны, альвеолы, капилляры и жабры.

Один из неписаных законов изучения планет – всегда следовать за водой. Мы также должны следовать и за нишами. Тут вода опять-таки играет уникальную роль, так как может создавать собственные закоулки благодаря возможности сосуществования различных агрегатных состояний в районе тройной точки, где газ и жидкость становятся твердой фазой (замерзание), твердая фаза превращается в жидкость (таяние или растворение), а твердая фаза и жидкость становятся газом (возгонка или испарение). Кроме того, самые разные молекулы растворяются в воде, где они могут распадаться, собираться заново и выпадать в осадок как новые твердые вещества, а также менять ее физические характеристики (иначе говоря, плотность) и химические свойства [152]. Большая часть запасов пресной воды на Земле находится в подземных водоносных пластах в верхнем слое коры. На самых высоких широтах, как на севере, так и на юге, пресная вода хранится в ледяных шапках толщиной в несколько километров, и этот слой льда регулирует климат на планете, отражая часть исходящей от Солнца энергии в космос – как солнцезащитные козырьки в вашем автомобиле. Под самыми толстыми ледовыми щитами давление так велико, что геотермальное тепло вызывает там таяние, так что под ними также имеется жидкая вода.

Ледовый покров простирается и на океан, где возникают постоянные и сезонные шельфовые льды – все благодаря тому примечательному факту, что твердая вода плавает в жидкой воде. Пару раз за геологическую историю Земли в периоды «Земли – снежного кома» или «Земли-снежка» шельфовые льды доходили до экватора. В те времена вы бы не узнали нашу планету из космоса. Почти вся она была покрыта ледяным шельфом и напоминала скрытый под криосферой спутник Юпитера Европу. Ледяные шельфы Земли представляют собой лабиринт расщелин и хребтов, террас и пещер. Это рай для амфипод, водорослей и полярной трески. Нижняя сторона ледяного покрова во многом похожа на морское дно, только перевернутое вверх ногами: там возникает богатая экологическими нишами среда, которая может быть обычной для ледяных миров по всей Галактике.

Гидрологический цикл Земли – поразительный вечный двигатель, жемчужина Солнечной системы, невероятное благо для жизни. Обратите внимание на всего один его аспект – сток дождевых вод с континентов. Текущая вода несет в океан растворенные в ней минеральные вещества; ионы этих минералов реагируют с атмосферным углекислым газом, растворенным в нескольких верхних метрах водной толщи. Как будет описано ниже, растворенный в воде кальций образует карбонаты, которые выводят СО 2из атмосферы. Если на планете становится слишком жарко (слишком много атмосферного углекислого газа), это повышает количество осадков, что приводит к увеличению стока. В океане появляется больше кальция, что означает дополнительный вывод СО 2и охлаждение климата.