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

Ободренные таким простейшим подтверждением, мы решили сделать картинку более реалистичной, повысив разрешение в три раза, что потребовало гораздо более долгой работы компьютера. В последний момент, как раз перед тем, как запустить программу, Мартину пришла в голову мысль добавить под твердую кору толщиной 30 км 10-километровый слой густого расплавленного вещества, соответствующий глубокому остаточному океану магмы – слою KREEP. По физическим свойствам он не слишком отличался – те же материалы, только горячее, – но придавал всей истории очень важный поворот. Слой KREEP широко распространен на видимой стороне и почти отсутствует на обратной. Высокая концентрация в нем радиоактивных элементов, в том числе урана и тория, считается причиной относительно позднего разогрева магмы, заливавшей лунные моря. Меньшую луну мы сделали из того же материала, что и основная масса лунной мантии, только немного менее плотного, поскольку его не так сильно сдавливает гравитация.

Выбор свойств обоих тел и исходных параметров столкновения – очень ответственное решение. Суперкомпьютеры требуют не только времени, которое уходит на то, чтобы дождаться ответа (от нескольких недель до нескольких месяцев), но и денег (один расчет может стоить десятки тысяч долларов). Уже потратив и деньги, и время, вы можете оказаться пленником своей гипотезы: коготок увяз – всей птичке пропасть. Вдобавок, начав рисовать красивую графику, автор может влюбиться в свое творение и потерять объективность. На обсчет нашей модели в высоком разрешении ушло десять дней. Мы не ожидали, что результат будет значительно отличаться от предварительного, и поэтому, пока компьютер корпел над цифрами, начали готовить черновик статьи и обдумывать динамические аспекты сценария с троянскими спутниками.

Но новые данные моделирования, которые учитывали наличие слоя KREEP, преподнесли неожиданный сюрприз: наша нашлепка выдавила этот слой, как будто вы ударили кулаком по вишневому пирогу, и вся его начинка перетекла в другое полушарие. Поскольку в слое KREEP содержатся источники радиоактивного разогрева, такая его локализация может объяснить, почему крупные вулканические затопления происходили только на видимой стороне Луны с ее районами высокой теплоотдачи и молодыми морями. Что же касается обратной стороны, она с точки зрения геологии стала мертвой, словно вы бросили лопату холодного грунта на тлеющие угли костра.

Наша гипотеза была выдвинута, чтобы объяснить, почему кора на обратной стороне Луны в два раза толще, но заодно объяснила и отсутствие там слоя KREEP, и дихотомию лунной геологической активности. К несчастью, она смогла пройти через проверки, бросающие ей прямой вызов. Одной гравитации оказалось тут недостаточно.

Спустя несколько сотен секунд после начала постулированного гипотезой о двух лунах столкновения троянская луна превращается в полушарную нашлепку на поверхности Луны.

Martin Jutzi, University of Bern, Switzerland

Нагорья на обратной стороне Луны, насколько мы можем судить, состоят практически из того же материала, что и нагорья на видимой стороне. Хотя мы никогда не брали образцы с обратной стороны напрямую [307], примерно половина (чисто статистически) из сотен имеющихся у нас лунных метеоритов прилетела именно оттуда, но отличить их мы никак не можем. Поскольку троянский спутник сформировался из того же протолунного диска, что и Луна, его состав никак не поможет нам при проверке – он затвердел из океана магмы, состоящего из аналогичного материала, только под много меньшим внутренним давлением. Итогом стало бы очень похожее на Луну распределение горных пород с относительно плотными, богатыми оливином внутренними областями и богатой плагиоклазом корой – мини-Луна без ядра.

Хотя мы не включили этого в нашу модель, богатые оливином внутренние области спутника диаметром 1300 км в итоге оказались бы расплющенными внутри блина и в готовой нашлепке превратились бы в оливиновый слой на глубине примерно 10 км под поверхностью обратной стороны Луны. (Но никакого железа – все оно было бы собрано в ядро самой Луны на начальном этапе аккреции.) На Луне есть множество странных и необъяснимых обнажений оливина – четче всего их картировал японский орбитальный аппарат «Кагуя». Этот факт согласуется с наличием относительно неглубоко залегающего слоя оливина, выходящего на поверхность при столкновениях с небесными телами типа Чикшулубского метеорита. Наша модель также предсказывает, что сколько-то обнажений оливина найдется вдоль границы видимой и обратной сторон (то есть в районе лунного лимба), хотя 4,4 млрд лет спустя они будут плохо различимы.

Другой способ проверить нашу гипотезу дает геофизика. Если опираться на результаты лабораторных экспериментов с образцами горных пород, столкновение на скорости 2 км/с происходит слишком медленно, чтобы возникла мощная ударная волна [308]. Но оно достаточно сильно, чтобы вызвать огромные разрушения. Наша модель предсказывает, что там, где исходная поверхность троянского спутника наконец затормозила о поверхность первоначальной Луны, должна была образоваться плоскостная зона сдвига . Эта область контакта должна была подвергнуться интенсивному сдавливанию и деформации, что создало бы десятки или даже сотни метров расплавленных трением пород, погребенных на глубине от 30 до 40 км. Такой слой, если он существует, должен четко фиксироваться по данным сейсморазведки, и я надеюсь, что у нас скоро появится возможность доказать ошибочность нашей идеи!

Ветвящаяся структура планетной аккреции напоминает дерево. Самые маленькие планетезимали – это листья, а более крупные, состоящие из тех, – черенки. Планетные эмбрионы размером с Тейю – это ветви, ведущие к стволу, то есть к планете. Вместо того чтобы рассматривать в деталях конкретные траектории, которые привели нас к нынешнему положению вещей, давайте подумаем о более общих вопросах и прибегнем для этого к дальнейшим аналогиям.

Как бы ни происходила их аккреция, крупные планетные тела менее подвержены катастрофическому разрушению, чем мелкие; это интуитивно понятно. Их гравитация куда выше, и у них куда больше масса, которую нужно отбить. Моделирование последовательности столкновений показывает, что астероиды крупнее примерно 200 км в диаметре, видимо, представляют собой относительно неповрежденные продукты процесса планетообразования: они настолько массивны, что столкновения, энергии которых будет достаточно, чтобы их разрушить, маловероятны. Крупные астероиды, такие как Психея, которую в 2026 г. должен посетить одноименный космический аппарат NASA, застыли во времени и в этом отношении напоминают Луну – это объекты, на которые в течение миллиардов лет обрушивается град небесных тел, но ни одно из них не велико настолько, чтобы полностью их разрушить.