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

Меркурий, возможно, является самым ярким примером уцелевшего солдата, который избежал аккреции Землей или Венерой. Космический аппарат, изучавший тяготение Меркурия, определил, что его железное ядро занимает 4/5 радиуса планеты; силикатная кора и мантия лежат поверх него, словно глазурь на торте. Ядра других землеподобных планет (Земли, Марса и Венеры – Луна является еще одним странным исключением) составляют только половину их радиуса, примерно 30 % массы. Как же Меркурий потерял почти всю свою состоящую из горных пород мантию? Можно предположить разрушение Протомеркурия, как это сделал швейцарский астрофизик Вилли Бенц [319], один из зачинателей теории гигантских столкновений, но это приводит к проблеме: Меркурий, обращаясь вокруг Солнца, сгребет почти всю свою мантию в ходе быстрой обратной аккреции. К тому же это лишит его всех летучих компонентов.

Однажды в аспирантуре я осваивал код моделирования Бенца и просто для развлечения задал параметры столкновения двух дифференцированных астероидов размером с Весту, происходящего со скоростью, вдвое превышающую их скорость убегания, – несколько сотен метров в секунду. Соударение проходило по типу «оставления места происшествия». Я запомнил, как это было красиво: две планеты, сначала целые, а потом лишающиеся своих разлетающихся по спирали мантий. Позднее, когда я вместе с астрофизиком Робин Кэнап работал над проблемой образования Луны, мы имитировали столкновение Тейи с Землей, и я удивлялся, как многие из наших Тей продолжают свой путь, потрепанные, но вполне узнаваемые. Но эти варианты не давали нам массивного протолунного диска, так что мы на них не задерживались [320].

Я часто вспоминал обо всех этих утраченных Тейях. Наша наука следует за экспедициями и крупными приборами, так что в 2011 г. планета Меркурий была самой большой загадкой на всех конференциях. Космический аппарат «Мессенджер» слал нам фантастические наборы данных, превращая едва различимую черно-белую планетку в неправдоподобно богатые красками изображения, которые с высоким разрешением отражали на картах самые разные характеристики в красных, зеленых и синих тонах. (В видимом диапазоне Меркурий кажется человеческому глазу серым.) Самой большой загадкой были явные свидетельства наличия на поверхности и внутри Меркурия летучих компонентов: сложные «пустоты» в коре, где имеются огромные уступы с признаками обратной эрозии, подземные льды в постоянно затененных районах, а также обнаружение в его породах гораздо большей, чем на Луне, концентрации полулетучего элемента калия. На этой горячей, лишенной воздуха планете, которая, как считалось, возникла на свет в некоем гигантском столкновении, по общему мнению, не должно было быть ничего летучего.

Но что, если Меркурий появился не в результате гигантского удара чего-то, а из-за того, что сам врезался во что-то, как одна из тех Тей, которые продолжили свой путь? Луна – побочный продукт гигантского столкновения, и в итоге на ней очень мало летучих веществ, но при столкновении с оставлением места происшествия все идет по-другому: сила тяготения более крупной планеты помогает удалить мантию менее крупной, так что я заинтересовался этой возможностью. Содрать с планеты половину мантии – дело непростое. Перед столкновением с чем-то крупным породы в глубине Протомеркурия должны находиться под огромным давлением; после столкновения с оставлением места происшествия внутренние области подвергаются декомпрессии и там могут наблюдаться все варианты вулканической геохимии, дегазирования и сверхбыстрого охлаждения.

С этой теорией имелись проблемы. Прежде всего, это на первый взгляд низкая вероятность такого события. Если вы столкнете Протомеркурий с Протоземлей или Протовенерой (пусть это будет Венера), он, скорее всего, врежется в нее снова. Если бы он в конце концов был поглощен Венерой, что, пожалуй, кажется весьма вероятным, тогда Меркурий исчез бы и мы бы о нем сейчас не говорили. Но если он ударился и продолжил свой путь – столкновение с оставлением места происшествия, – тогда он оказался бы одной из тех акул чуть поменьше, которым снова и снова удавалось убежать. Как бы это ни было маловероятно, Меркурий на месте.

Но на самом деле это не так уж маловероятно – это лишь достаточно неправдоподобно, чтобы объяснить странную геологию Меркурия. Основываясь на наших моделях, столкновения с оставлением места происшествия происходят в половине случаев, когда тело размером с Протомеркурий ударяется о тело размером с Венеру. Так что Меркурию могло повезти раз, два, может быть, даже три, пока он не пришел в себя и не перестал сталкиваться с планетами. (В конце концов, все когда-нибудь стабилизируется.) Это как выбросить решку три раза подряд: вероятность того, что так и будет – ⅛ (½ × ½ × ½). Поскольку Протоземля и Протовенера возникли из восьми (или большего числа) других, менее удачливых Протомеркуриев, только одному из них должно было повезти, так что на самом деле существование одной планеты вроде Меркурия вполне вероятно .

Скопление галактик Abell 2218 так массивно, что его тяготение искривляет свет от более отдаленных галактик, создавая эффект космического линзирования. (Для черно-белой передачи цветного изображения я использовал старомодный прием перевода в негатив, что позволяет лучше рассмотреть определенные детали.)

NASA/HST/A. Fruchter

Марс мог выжить другим способом. Вместо оставления места происшествия при повторяющихся столкновениях с более крупной планетой, Марс, возможно, имел опасные сближения, но ни разу не столкнулся с таким тяжеловесом, соударяясь только с телами меньшего размера. Не исключено, что он был динамически изолирован, а может, ему повезло. Тут есть искушение приукрасить эту историю дополнительными деталями – мол, именно поэтому Венера так отличается от Земли и так далее. Однако хаос и осторожность учат нас что этого не стоит делать, пока в нашем распоряжении не будет образцов с Венеры. Но эта гипотеза позволяет сделать предсказания, которые в конце концов могут быть проверены: самые крупные планеты в системе должны расти, пока в итоге не будут иметь примерно одинаковый химический состав, тогда как следующие по размеру планеты должны в результате сильно отличаться по составу. Если вы копнете грунт на Венере и на Земле, взяв по пробирке и там и там, вам будет трудно разобраться, где какой образец. Но с Меркурием, Марсом и Луной такой проблемы возникнуть не должно, как и с Вестой, Церерой и Психеей.

Коллаж фотографий прохождения Венеры, полученных в дальней ультрафиолетовой области спектра космическим аппаратом «Обсерватория солнечной динамики» NASA 5 июня 2012 г. Такие прохождения могут фиксироваться астрономами, живущими на расстоянии нескольких сотен световых лет, при условии, что их телескопы располагаются в плоскости солнечной эклиптики.