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

Наша идея теперь превратилась в гипотезу, так что мы могли более тщательно поразмыслить над тем, как ее проверить, как бросить ей вызов. Самое неприятное – это попытаться опубликовать нечто, что в итоге окажется очевидно неверным, так что сначала надо попробовать доказать, что твое утверждение ложно. Наша идея хорошо работала только потому, что мы задали низкую скорость столкновения. Более быстрое соударение привело бы к более глубокому проникновению, в результате чего получилась бы не нашлепка, а ударный бассейн, вроде бассейна Южный Полюс – Эйткен. Это исключало из рассмотрения кометы и астероиды. Ударяющим телом тут мог быть только другой спутник Земли, поскольку что-либо, не принадлежащее системе Земля – Луна, летело бы со скоростью 10–20 км/с [304]. Возможно ли такое? Нам нравилась гипотеза с троянским спутником, потому что его стабильная орбита разрушилась бы, как детонатор у бомбы с часовым механизмом, через 10 млн лет после того, как Луна начала отдаляться от Земли.

Если вы смогли разместить предполагаемые события на шкале времени, вы уже на полпути к успеху в разработке своей гипотезы. Чтобы объяснить геологическую картину, предполагаемое столкновение троянского спутника с Луной должно было произойти после того, как оба тела в достаточной степени затвердели. Согласно моделям охлаждения, на это потребовалось от 1 до 10 млн лет. Тут гипотеза прекрасно работала, потому что, согласно приливной модели, через 10 млн лет лунная орбита должна была расшириться где-то до 20 земных радиусов – именно в этот момент очертания потенциальной «поверхности Лапласа» начинают определяться влиянием Солнца, а не Земли. «Углубления» в эластичном листе становятся менее заметными, и троянские спутники отправляются в свободное плавание.

Четыре стадии ударного события, сформировавшего, по Ютци и Асфогу (Jutzi and Asphaug, 2011), нагорья на обратной стороне Луны: первоначальный контакт, а также ситуация через 0,6, 1,4 и 2,8 часа. Ударяющее тело диаметром 1200 км, разумеется, создает кратер, но затем переполняет его. Самые светлые материалы соответствуют океану жидкой магмы под твердой корой, который выдавливается на видимую сторону Луны, внося свой вклад в аномалию KREEP.

Martin Jutzi, University of Bern, Switzerland

Позже в тот же день Мартин сравнил смоделированную нами топографию с реальной топографией Луны; наши данные соответствовали очертаниям бугра каменистых нагорий так же точно, как и модель застывшего приливного воздействия, но нам не нужно было объяснять отсутствие такого же бугра на видимой стороне Луны. Ого! Оно сработало! До этого мы не задумывались об астрофизике, геофизике или небесной динамике, но теперь нам пришлось ими заняться [305].

Это были расчеты совершенно нового типа – медленное столкновение огромных твердых планет с внутренним трением, – так что нам нужно было проверить наши результаты. Мы уже несколько лет тестировали эту программу на предмет соответствия элементарной физике пористости, сдавливания, трения и дробления, поэтому наши модели казались нам достоверными – до определенной степени. Но теперь мы явно вышли за рамки лаборатории. Нам было нужно что-то, с чем это сравнивать, какая-то точка отсчета. У нас были проверенные временем правила масштабирования кратерообразования, которые работают для плоских, полубесконечных планет; если применить их к Луне, тело диаметром 1300 км, ударившее со скоростью 2,4 км/с, должно было вытеснить всего одну пятую своего объема [306]. Это согласуется с нашими результатами: ударяющее тело переполняет собственный кратер.

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.