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

Астероиды представляют собой таинственную часть Солнечной системы. Если бы первичный протопланетный диск равномерно, без пробела, продолжался за пределами области землеподобных планет, тогда между Землей и Юпитером следовало бы ожидать существования в несколько раз превосходящего по массе Землю небесного тела. Вместо этого на расстоянии 1,5 а.е. от Солнца у нас имеется Марс, за ним – Главный пояс астероидов, а за ним – Юпитер. Этот резкий переход от сходящей на нет области землеподобных планет к внешней Солнечной системе пока необъясним, и именно это в первую очередь заставляет Японское космическое агентство планировать посадку космического аппарата «Марс Мунз Эксплорер» (Mars Moons Explorer, MMX) на Фобосе и доставку на Землю проб его грунта.

Смотреть на Солнце с Юпитера – это словно стоять на краю обрыва или выплыть в море из-за океанского рифа. Перед тобой почти ничего нет – немного астероидов на отметках 2,4–3,5 а.е. общей массой всего в несколько процентов от массы Луны, а потом Марс. Кроме того, в химическом составе горных пород Солнечной системы также существует явный разрыв: геохимик Пол Уоррен из Калифорнийского университета в Лос-Анджелесе доказал, что углистые хондриты возникли относительно поздно и прилетают из внешней Солнечной системы, из чего некоторые делают вывод, что Юпитер сформировался вокруг каменистого ядра и предопределил это грандиозное разделение по составу.

В любом случае наша Солнечная система, кажется, является аномалией, и эти пробелы, физический и химический, могут помочь понять, что же произошло. Большинство планетных систем, которые мы открыли около других звезд, упакованы куда плотнее: планеты размером с Юпитер обращаются там на расстоянии сильно меньше 1 а.е. от светила. Конечно, в большой мере это систематическая ошибка отбора, потому что массивные планеты, расположенные близко к звезде, обнаружить намного проще. Тем не менее, если рассматривать тысячи уже открытых планет, делая поправку на эту систематическую ошибку, создается впечатление, что у большинства планетных систем имеются внутренние планеты-гиганты в сотни раз массивнее Земли. Это так называемые «горячие Юпитеры», коллекция странных чудищ с орбитальными периодами в несколько дней. Только небольшая доля [218]планетных систем имеет внешние планеты-гиганты, сопоставимые с Юпитером или Сатурном.

Большинство уже открытых нами планет – это «суперземли» и «мини-нептуны», превышающие по массе Землю в три – десять раз. Необычно, что в нашей Солнечной системе планет такого размера нет; нам приходится судить о том, что они собой представляют, только по теоретическим выкладкам и очень ограниченным экспериментальным данным. Хотя некоторые из них, кажется, находятся в зоне обитаемости, многие с поправкой на яркость своих звезд расположены к ним гораздо ближе, чем Меркурий (0,4 а.е.). Что же до планет земной массы, обращающихся примерно на расстоянии 1 а.е. от похожих на Солнце звезд – планет Златовласки, – то это огромное белое пятно на наших диаграммах. Единственные известные нам примеры – это Земля и Венера.

Что-то сделало нашу систему именно такой: событие или период, свидетельством которого, возможно, является этот пробел между Землей и Юпитером. Есть Марс, который в десятки раз меньше, чем мы могли бы ожидать, и есть астероиды, которых теперь по крайней мере в тысячу раз меньше, чем когда-то. Образцы астероидов Главного пояса мы получаем совершенно бесплатно, когда они входят в околоземное пространство. Резонансное воздействие Юпитера или Сатурна изменяет их орбиты, а возникающий из-за теплового излучения эффект Ярковского заставляет мелкие астероиды менять свою орбиту [219], подталкивая их, пока они не окажутся в околоземном пространстве. Родственный ЯОРП-эффект (эффект Ярковского – О'Кифа – Радзиевского – Пэддэка), также связанный с нагревом, может заставить астероиды диаметром менее километра крутиться все быстрее и быстрее, как вертушки на палочке; если этому вращению ничто не препятствует, такая вертушка может разделиться на две, выбросив спутник – это похоже на то, что представлял себе Дарвин, но в 10 000 раз меньшем масштабе [220]. И конечно, по астероидам выбивают барабанную дробь более мелкие астероиды, порождая при этом еще более мелкие, так что в конце концов остаются только совсем уж бросовые обломки, которые называют метеоритами.

На этой гравюре по дереву показан легендарный метеорный поток Леониды 1833 г. – проход Земли через хвост кометы Темпеля – Туттля. Это зрелище тогда напугало всех, но не причинило никакого ущерба и не привело к падению метеоритов. Реальная картина напоминала вид через лобовое стекло автомобиля, движущегося сквозь снежную пургу.

Adolph Völlmy (1889)

Современный взгляд на космохимию метеоритов состоит в том, что они по большей части представляют собой образцы астероидов Главного пояса или то, что от них осталось. Но до начала XIX в. метеориты относили к атмосферным явлениям [221](древнегреческое слово Μετεώρος означает «из воздуха»). На протяжении истории (и предыстории) человечества их почитали как священные объекты, а из железных метеоритов по всему миру делали ножи и топоры. Одной из первых научных идей о происхождении метеоритов была гипотеза, что они извергаются из вулканов и пролетают сотни или даже тысячи километров, пока не падают вниз. В 1864 г. примитивный черный камень взорвался высоко над городом Оргей в Пиренеях. Пока остатки этого мягкого объекта не исчезли в почве и растительности, став частью грунта, в этом районе находили куски весом до 14 кг. Оргей стал первым метеоритом, который привлек внимание научной общественности. Частично это произошло из-за того, что аналитическая химия была к этому готова, но сыграло свою роль и то, что свежие фрагменты были такими странными и пахли как торф, как органическое вещество. Откуда же все это взялось?

Британский минералог Генри Сорби в 1877 г. утверждал, что хондры – это «капли огненного дождя», который изливается из Солнца в виде протуберанцев [222]. Это хорошо сочеталось с популярной в то время идеей Кельвина [223], что Солнце представляет собой «раскаленную жидкость, теряющую теперь тепло». По другой версии метеориты прилетают с Луны, из лунных кратеров, считавшихся вулканами. На протяжении следующих ста лет негромко шел спор между теми, кто считал метеориты земным явлением, и теми, кто видел в них камни из космоса [224]. Среди вторых тоже не было согласия: прилетают ли метеориты с Солнца, с Луны (и тогда имеют ли они имеют вулканическое или ударное происхождение) или еще откуда-то – каким бы странным ни казался тогда последний вариант.