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

Этот процесс назвали «гравийной аккрецией», и, если она действительно существует, тогда (согласно моделям) можно ожидать, что примитивные кометы и астероиды будут состоять из первичных компонентов размером от одного сантиметра до метра. Так что считать таким гравием? Некоторые убеждены, что на эту роль подходят хондры – сферы размером с песчинку, которыми полны ранние метеориты. Хондры в основном затвердевали как капли расплавленного силикатного вещества, причем большинство из них сформировалось в период от полумиллиона до двух миллионов лет после появления самых древних твердых тел – то есть по сути немного припозднились. Мне кажется, что с большей вероятностью хондры – это побочный продукт аккреции планетезималей [182], а не то, что послужило им началом. К тому же типичная хондра размером с мелкий бисер слишком мала, чтобы быть предсказанным теорией «гравием». Другие ученые придерживаются мнения, что этот гравий виден на фотографиях, сделанных космическими аппаратами при сближении с кометами и астероидами, такими как комета 67P/Чурюмова – Герасименко [183], на орбиту которой выходила автоматическая станция ESA «Розетта». На этих снимках видна бугристая фактура стенок свежих выемок и обнажений, напоминающая груды метровых грейпфрутов. Астероид Бенну диаметром 500 м, ставший объектом изучения экспедиции OSIRIS-REx, также имеет поверхность [184]с «крупицами» метрового размера, которые, возможно, слабо сцеплены друг с другом; однако пока на Землю не доставлены образцы, мы не можем в точности знать, чем они являются.

Проблема гравия была бы куда проще, если бы у природы не имелось множества способов создавать такие булыжные мостовые. Ударная нагрузка ломает горные породы, но не на куски одинакового размера. Тепловое расширение и сжатие может дробить камень, и то же самое может делать быстрое выделение газов или переход льда и минералов из одной твердой фазы в другую. Процессы формирования гранул могут быть особенно распространены на кометах и примитивных астероидах, которые вошли во внутреннюю часть Солнечной системы, где их только и можно исследовать с помощью космических аппаратов. Мощное солнечное излучение в новинку кометам, так что бугры размером с мяч для йоги на поверхности 67P могут быть реакцией на разогрев или вакуум и не иметь никакого отношения к аккреции.

В нашем понимании процесса аккреции малых тел есть пробелы, и то же самое можно сказать о нашем понимании процесса аккреции крупных тел. Если бы не экспедиции, доставившие с Луны большое количество разнообразных образцов, у нас бы не было теперь уже неопровержимых геологических доказательств того, что наш спутник сформировался в результате гигантского столкновения на поздней стадии. Это оказалось тем самым ключом, который подошел к замку. Да, аккреция началась с планетезималей, но она длилась до самого слияния отца Земли и матери Тейи.

Бугристая структура стенок жерла на комете 67P/Чурюмова – Герасименко позволяет строить предположения, как организован материал внутри ядра. Характерный масштаб этих неровностей – примерно 3 м.

ESA/Rosetta/MPS

Существует множество фрагментарных доказательств гипотезы гигантских столкновений, но одно из самых значительных – предсказание лунного океана магмы. Лунная кора двояка во многих отношениях, в том числе по своему составу: там есть возвышенности, состоящие из силикатов кальция и алюминия, известных как полевые шпаты, и низменности видимой стороны, состоящие из базальтов и габброидов. Если наш спутник затвердел из океана магмы, представлявшего собой последствие гигантского столкновения, то возвышенности отлично объясняются как флотационная кора толщиной во много километров – нагромождение кристаллов полевого шпата, которые всплывали на поверхность океана магмы в процессе его затвердевания, как лед плавает на поверхности озера. Кристаллы оливина также затвердевали из остывающей магмы, но они, будучи плотнее, опускались на дно. Если все произошло именно так, посередине между затвердевающей богатой оливином мантией и затвердевающей богатой полевым шпатом корой должен был образоваться остаточный слой, который, согласно геохимическим экспериментам, в конце концов имел бы повышенное содержание калия (К), редкоземельных элементов (rare-earth elements, REE), фосфора (P), урана и тория. Эти элементы относятся к несовместимым со структурой породообразующих минералов и с трудом находят себе место в затвердевающих кристаллах. Свидетельства существования такого слоя, который сокращенно называют KREEP, можно разглядеть во многих районах Луны, но почти исключительно на видимой стороне. Высокая концентрация радиоактивных элементов в этом остаточном слое могла обеспечить поздний разогрев, питавший вулканическое затопление низменностей спустя сотни миллионов лет после того, как остальная Луна затвердела.