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

А потом планеты оказываются соединены физически. Этот разрушительный и взрывной процесс напоминает грандиозный оползень, распространившийся на тысячи километров, но включающий вдобавок взаимную деформацию глубоких слоев мантии и горячих ядер двух планет. Он продолжается часы и даже дни. Гигантские столкновения имеют много общего с образованием крупных кратеров, таких как Чикшулуб или Море Дождей, но являются глобальными по своему охвату. Физика горных пород играет в них меньшую роль, а астрофизика большую, но, несмотря на это, такие события закладывают фундамент всей последующей геологии.

«Все изменилось, неузнаваемо изменилось: родилась грозная красота» [240]. Изображение стандартной модели возникновения Луны через десять минут после первого соприкосновения. Тейя приближалась со стороны верхнего левого угла со скоростью около 15 км/с. Ударная волна, вызывающая нагрев и плавление, видна как два круга: один распространяется сквозь Землю, а другой почти достиг задней точки Тейи. Черно-белый вариант исходного полноцветного изображения.

© Don Davis

Существует много вариантов сценария гигантского столкновения, породившего Луну, так что не надо сосредоточиваться только на одном. Тем не менее полезно обратиться к стандартной модели, когда речь идет о теле размером с Марс, которое ударяет в Землю примерно со скоростью убегания (10–12 км/с) под углом 45° к поверхности. Фронт столкновения взрывается бешеной дугой, когда Тейя и Земля начинают соединяться со скоростью в десять раз большей, чем скорость выпущенной из винтовки пули. При контакте огромных площадей становится сложно разобраться, где тут Тейя, а где – Земля, где верх, а где низ. Массы мантии, коры и океана фонтаном разлетаются в космос из области соприкосновения, как поток воды из пожарного брандспойта, создавая странные планетоиды, а также облака пыли и пара.

Разрушение оболочки, мантии, океана и всего, что между ними, продолжается, и смятые поверхности пластами погружаются в общее внутреннее пространство, а затем рвутся, как огромная конфета-тянучка. Ядра, будучи более плотными, тонут в каменной мантии друг друга и попадают в центр столкновения, где оказываются тесно увязанными и поглощают одно другое. Когда через день или два все стихает, глубинные слои мантии лежат поверх ядра, затем идут другие горные породы, гидросиликаты, и далее – океан и атмосфера. Мы видим полностью перестроенную планету с очень неясными свидетельствами того, откуда она взялась.

Две сливающиеся планеты имеют общий момент импульса, и соответственно вылетевшие при столкновении материалы закручиваются вокруг них в спиральные рукава по тому же принципу, который заставляет протопланетную туманность становиться уплощенным диском. Более того, возникшая после гигантского столкновения структура может напоминать миниатюрную галактику с утолщением в центре и спиральными рукавами со сгустками. В зависимости от типа гигантского столкновения вокруг сливающейся планеты в результате может возникнуть протолунный диск, состоящий в основном из расплавленных от удара силикатов – «летающий океан магмы», по выражению специалиста по физике планет Дэвида Стивенсона, который первым начал детально изучать термодинамику гигантских столкновений.

Чтобы понять некоторые странные физические явления, имевшие место после столкновения, вернемся днем ранее. В среднем слое мантии Тейи, планеты размером с Марс, имеется область, содержащая в себе основную часть вещества, которому предстоит стать Луной. Вскоре она будет раздроблена на мелкие фрагменты и превратится в диск вещества вокруг Земли, но пока что находится под чрезвычайно высоким давлением внутри Тейи, подобно любому участку в среднем слое мантии землеподобной планеты. На самом деле, если перед столкновением вы извлечете из Тейи килограмм вещества и телепортируете его к себе домой, оно взорвется с той же энергией, что и килограмм тротила, просто потому, что высвободилось из-под давления, как чертик на пружинке, который выскакивает, когда вы открываете крышку коробочки. Когда мантия Тейи разрывается в диск, эта энтальпия вносит свой вклад в плавление, испарение и расширение материалов, которые станут Луной.

Символическое изображение древнекитайской концепции «инь и ян», которое напоминает мне то, как две сливающиеся планеты заглатывают ядра друг друга