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

И это только вершина айсберга. Где-то под подошвами астронавтов валялись и более крупные обломки более интересных, лучше сохранившихся катархейских материалов, только и ждущие, пока их найдут – прямо настоящая программа по доставке образцов сквозь пространство и время. Но поиск земных камней на Луне по определению бессистемен. Это задача для робота, который, не ведая скуки, будет годами собирать и сортировать камни. Метеориты могут быть где угодно, как фотографии на антресолях у вашей бабушки[318], пыльные реликты эпохи, о которой вы ничего не знаете. Но эти коробки нужно начать открывать.

* * *

Мы немного отвлеклись от темы разнообразия планет. В связи с ней я люблю цитировать знаменитую фразу Льва Толстого, которой он начинает свой роман «Анна Каренина»: «Все счастливые семьи похожи друг на друга, каждая несчастливая семья несчастлива по-своему». Специалисты по статистике слегка расширили это утверждение, назвав его принципом Анны Карениной: если отсутствие любого из нескольких факторов приводит к провалу, успех требует, чтобы все эти факторы имелись в наличии одновременно. Приложив этот принцип к нашей теме, можно сказать: «Все прошедшие аккрецию планеты похожи друг на друга, но каждая не прошедшая аккрецию планета уникальна в том, как именно она не прошла аккрецию». Что такое не прошедшая аккрецию планета? Реальный пример тут – Меркурий; реальные примерчики – невероятно разные астероиды Главного пояса. Все они представляют собой то, что осталось, когда победители – прошедшие аккрецию планеты – забрали себе практически все.

Согласно принципу Анны Карениной, планетный эмбрион может иметь любое количество встреч самого разного типа с более крупными планетами, при условии, что при каждой встрече он избегает аккреции. Альтернативный вариант – он никогда не встретился с более крупной планетой, которая поглотила бы его, либо потому, что сам является самой крупной планетой в округе, либо потому, что его орбита динамически изолирована. Солнце поглотило более 99,8 % массы Солнечной системы, а Юпитер – более 70 % того, что осталось, так что в этом смысле каждой из планет повезло. Любому объекту в зоне землеподобных планет понадобилось еще больше удачи, чтобы не быть поглощенным Землей или Венерой, которые собрали 93 % того, что там было. Марс, Меркурий, Луна и астероиды составляют только 7 % общей массы, так что, когда вы смотрите на эти объекты, вы должны изумляться, как маловероятно то, что они вообще существуют.

В Главном поясе самые крупные астероиды вроде Весты, Цереры и Психеи так не похожи друг на друга, как это только возможно, – каменные миры, ледяные миры, металлические миры. Если они сформировались в одном регионе Солнечной системы и, пожирая планетезимали, доросли до того, что стали самыми большими, не следует ли ожидать, что между ними будет, по крайней мере, что-то общее? Если же каждый из них был просто удачливее других, как несколько уцелевших солдат в аналогии, которую я приводил выше, они будут разными, но тогда подразумевается, что в Главном поясе имелась крупная планета, поглотившая почти все тела, – почти все, кроме этих последних выживших. А где же эта планета? Она исчезла.

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.