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

Часто приходится слышать, что обращающиеся вокруг Солнца астероиды, а также являющиеся их фрагментами метеориты – это остатки вещества, из которого формировались планеты. Это заблуждение. Если планету уподобить уже законченному дому, а Солнечную систему – строящемуся кварталу, тогда первичное вещество – это доставленные на стройплощадку палеты с досками, листами гипсокартона и кровельным железом, связки арматуры, ящики с гвоздями и шурупами, а также мешки цемента. Астероиды же больше напоминают строительный мусор, который остался на соседнем пустыре после окончания застройки квартала. Конечно, вы найдете там какие-то исходные материалы, но по большей части вам будут попадаться распиленные и запачканные краской доски, рваные мешки, куски кровли, остатки гипсокартона, обломки сломанных палет и клубки проводки. Изучать астероиды и метеориты – это словно в полной темноте просеивать содержимое мусорных контейнеров, пытаясь понять, как был построен ваш дом.

Астероиды представляют собой таинственную часть Солнечной системы. Если бы первичный протопланетный диск равномерно, без пробела, продолжался за пределами области землеподобных планет, тогда между Землей и Юпитером следовало бы ожидать существования в несколько раз превосходящего по массе Землю небесного тела. Вместо этого на расстоянии 1,5 а.е. от Солнца у нас имеется Марс, за ним – Главный пояс астероидов, а за ним – Юпитер. Этот резкий переход от сходящей на нет области землеподобных планет к внешней Солнечной системе пока необъясним, и именно это в первую очередь заставляет Японское космическое агентство планировать посадку космического аппарата «Марс Мунз Эксплорер» (Mars Moons Explorer, MMX) на Фобосе и доставку на Землю проб его грунта.

Смотреть на Солнце с Юпитера – это словно стоять на краю обрыва или выплыть в море из-за океанского рифа. Перед тобой почти ничего нет – немного астероидов на отметках 2,4–3,5 а.е. общей массой всего в несколько процентов от массы Луны, а потом Марс. Кроме того, в химическом составе горных пород Солнечной системы также существует явный разрыв: геохимик Пол Уоррен из Калифорнийского университета в Лос-Анджелесе доказал, что углистые хондриты возникли относительно поздно и прилетают из внешней Солнечной системы, из чего некоторые делают вывод, что Юпитер сформировался вокруг каменистого ядра и предопределил это грандиозное разделение по составу.

В любом случае наша Солнечная система, кажется, является аномалией, и эти пробелы, физический и химический, могут помочь понять, что же произошло. Большинство планетных систем, которые мы открыли около других звезд, упакованы куда плотнее: планеты размером с Юпитер обращаются там на расстоянии сильно меньше 1 а.е. от светила. Конечно, в большой мере это систематическая ошибка отбора, потому что массивные планеты, расположенные близко к звезде, обнаружить намного проще. Тем не менее, если рассматривать тысячи уже открытых планет, делая поправку на эту систематическую ошибку, создается впечатление, что у большинства планетных систем имеются внутренние планеты-гиганты в сотни раз массивнее Земли. Это так называемые «горячие Юпитеры», коллекция странных чудищ с орбитальными периодами в несколько дней. Только небольшая доля [218]планетных систем имеет внешние планеты-гиганты, сопоставимые с Юпитером или Сатурном.

Большинство уже открытых нами планет – это «суперземли» и «мини-нептуны», превышающие по массе Землю в три – десять раз. Необычно, что в нашей Солнечной системе планет такого размера нет; нам приходится судить о том, что они собой представляют, только по теоретическим выкладкам и очень ограниченным экспериментальным данным. Хотя некоторые из них, кажется, находятся в зоне обитаемости, многие с поправкой на яркость своих звезд расположены к ним гораздо ближе, чем Меркурий (0,4 а.е.). Что же до планет земной массы, обращающихся примерно на расстоянии 1 а.е. от похожих на Солнце звезд – планет Златовласки, – то это огромное белое пятно на наших диаграммах. Единственные известные нам примеры – это Земля и Венера.

Что-то сделало нашу систему именно такой: событие или период, свидетельством которого, возможно, является этот пробел между Землей и Юпитером. Есть Марс, который в десятки раз меньше, чем мы могли бы ожидать, и есть астероиды, которых теперь по крайней мере в тысячу раз меньше, чем когда-то. Образцы астероидов Главного пояса мы получаем совершенно бесплатно, когда они входят в околоземное пространство. Резонансное воздействие Юпитера или Сатурна изменяет их орбиты, а возникающий из-за теплового излучения эффект Ярковского заставляет мелкие астероиды менять свою орбиту [219], подталкивая их, пока они не окажутся в околоземном пространстве. Родственный ЯОРП-эффект (эффект Ярковского – О'Кифа – Радзиевского – Пэддэка), также связанный с нагревом, может заставить астероиды диаметром менее километра крутиться все быстрее и быстрее, как вертушки на палочке; если этому вращению ничто не препятствует, такая вертушка может разделиться на две, выбросив спутник – это похоже на то, что представлял себе Дарвин, но в 10 000 раз меньшем масштабе [220]. И конечно, по астероидам выбивают барабанную дробь более мелкие астероиды, порождая при этом еще более мелкие, так что в конце концов остаются только совсем уж бросовые обломки, которые называют метеоритами.