У 1959 році радянська станція «Місяць-3» вперше відобразила зворотний бік Місяця. Так людство з'ясувало, що вона зовсім не схожа на сторону, видиму з Землі - головним чином, майже позбавлена морів. Вчені вважають, що відповідь на питання, чому наш супутник влаштований саме так, проллє світло на минуле не тільки Місяця, але і Землі. У книзі "Коли у Землі було два Місяці: Планети-канібали, крижані гіганти, грязьові комети та інші світила нічного неба "(видавництво" Альпіна нон-фікшн "), перекладеної Вікторією Краснянською, норвезький планетолог Ерік Асфог розповідає, що Місяць може розповісти нам про формування і природу Сонячної системи - і про те, що це означає для нас. пропонує своїм читачам ознайомитися з уривком, в якому розповідається, чому Місяць може бути результатом гігантського зіткнення, як ця теорія пов'язана з питанням про походження життя і в чому полягають недоліки поточного визначення планети.
У нашому розумінні процесу аккреції малих тіл є прогалини, і те ж саме можна сказати про наше розуміння процесу акреції великих тіл. Якби не експедиції, що доставили з Місяця велику кількість різноманітних зразків, у нас би не було тепер вже неспростовних геологічних доказів того, що наш супутник сформувався в результаті гігантського зіткнення на пізній стадії. Це виявилося тим самим ключем, який підійшов до замку. Так, акреція почалася з планетезималей, але вона тривала до самого злиття батька Землі і матері Тейї.
Існує безліч фрагментарних доказів гіпотези гігантських зіткнень, але одне з найбільш значних - передбачення місячного океану магми. Місячна кора двояка в багатьох відношеннях, у тому числі за своїм складом: там є височини, що складаються з силікатів кальцію і алюмінію, відомих як польові шпати, і низинності видимої сторони, що складаються з базальтів і габброїдів. Якщо наш супутник затвердів з океану магми, що був наслідком гігантського зіткнення, то височини відмінно пояснюються як флотаційна кора товщиною в багато кілометрів - нагромадження кристалів польового шпата, які спливали на поверхню океану магми в процесі його затвердівання, як лід плаває на поверхні озера. Кристали олівіна також затверділи з охоплюючої магми, але вони, будучи щільніше, опускалися на дно. Якщо все сталося саме так, посередині між ствердною багатою олівіном мантією і ствердною багатою польовим шпатом корою повинен був утворитися залишковий шар, який, згідно геохімічним експериментам, зрештою мав би підвищений вміст калію (К), рідкоземельних елементів (rare-earth elements, REE), фосфору (P), урану і торію. Ці елементи відносяться до структури породоутворюючих мінералів і насилу знаходять собі місце в затвердіючих кристалах. Свідчення існування такого шару, який скорочено називають KREEP, можна розгледіти в багатьох районах Місяця, але майже виключно на видимій стороні. Висока концентрація радіоактивних елементів у цьому залишковому шарі могла забезпечити пізній розігрів, що живив вулканічне затоплення низинностей через сотні мільйонів років після того, як решта Місяця затвердела.
Коли вона була вперше висунута в 1970-ті рр., теорія гігантського зіткнення, як свого часу і ідея тектоніки плит, була зустрінута з величезним скептицизмом. Кожен знаходив у ній щось, з чим не можна було погодитися. В основі теорії лежало потужне твердження, що замість формування землеподібних планет з окремих планетезималей при прямій аккреції, спочатку утворилися десятки олігархів розміром від Меркурія до Марса, а потім вже почалася битва всіх проти всіх. Сьогодні ця думка про формування землеподібних планет на, коли олігархи поглинають один одного, - основа всіх головних теорій виникнення Місяця. Думаю, вона має глибокий зв'язок з питанням про походження життя, тому що може максимізувати землеподібних планет - цей неймовірний паноптикум, який неможливо пояснити тільки акрецією планетезималей.
До того ж до таких ідей про ієрархічне злиття, про планетезималі, що поглинають один одного, щоб стати ембріонами, і далі - у все більш жорстоких зіткненнях - планетами, іншим проривом виявилося припущення, що газові гіганти після свого формування то присувалися ближче до Сонця, то відходили від нього, як помічені ковзанярі на льоду замерзлого ставка. Внаслідок цього під впливом руху зовнішніх планет-гігантів змінювалася сама структура Сонячної системи.
Думка, що Юпітер взагалі сильно зрушувався, звучить абсурдно: він у сотні разів важчий від Землі і має момент імпульсу більше, ніж у Сонця. Але справи йдуть ще гірше. У моделі «великої міграції», описаній нижче, Юпітер переміщується з відстані 3 а. тобто до 1,5 а. тобто, а потім, у зв'язці з Сатурном, відсувається на позначку 5 а. тобто Те, що планети-гіганти поводяться таким чином, може пояснити дуже багато чого, особливо структурний і хімічний (за складом) зазор у Сонячній системі; залишається тільки перевірити, чи вірна ця гіпотеза в деталях. Проте зараз ніяких сумнівів не викликає наступне: що б не робили землеподібні планети, вони робили це під впливом цих мандрівних мастодонтів.
Причина міграції гігантських планет звучить неймовірно і повинна приводити в захват популістів: до нерівноважних статків Юпітер і Сатурн призвели гравітаційний вплив мільярдів планетезималей. Щоб зрозуміти, як таке могло статися, давайте поглянемо на самі планетезимали: звідки вони взялися і через що пройшли. Почнемо із зовнішньої частини Сонячної системи, де зародилися планети-гіганти (принаймні, ми так зараз думаємо - хоча ми не повинні бути так вже в цьому впевнені).
***
Трильйони крижаних тіл обертаються навколо Сонця далеко за орбітою Нептуна. Основну їх масу, зосереджену на відстані від 30 до 50 а. тобто, називають об'єктами поясу Койпера. У їх число включають і Плутон, дев'яте за розміром тіло, що самостійно звертається навколо Сонця, і Еріду, яка не таку велику, але займає дев'яте місце по масі. (На випадок, якщо вам цікаво, всі великі супутники Сатурна, Юпітера і Нептуна важчі за Еріду.) Більшість об'єктів поясу Койпера обертаються навколо Сонця приблизно в тій же орбітальній площині, що і планети. Інші - зокрема, Еріда, орбіта якої нахилена на 44 ° і має такий ексцентриситет, що її відстань до Сонця змінюється від 38 до 98 а. т. е., - являются свидетельствами прошлого, детали которого мы все еще пытаемся уяснить. Після кількох блукаючих плутоїдів і передбачених гігантів пояс Койпера поступово переходить у розсіяну, але набагато більш численну внутрішню хмару Оорта, яка простягається на десятки тисяч астрономічних одиниць, тобто на значну частку відстані до найближчої зоряної системи. Десь у цій зовнішній темряві, в сотнях або навіть тисячах астрономічних одиниць від Сонця, може таїтися холодний об'єкт важче планети Земля, але цю історію ми поки відкладемо.
Ми ніколи не спостерігали жодної комети безпосередньо в самій хмарі Оорта, так що судимо про його об'єкти теоретично, тільки по тих з них, які пірнають глибоко у внутрішню Сонячну систему, а потім віз обертаються назад, практично в міжзоряний простір, часом неймовірно сяючи, як комети Хейла - Боппа і Хякутаке. (Вирахувати, де знаходиться афелій їх орбіт, до статково просто.) Фахівці з космохімії віддали б все, щоб роздобути частинку цих вихідних конденсатів з попередньої Сонцю молекулярної хмари. Під час проходження такими примітивними кометами перигелія астрономи аналізують сяйво нагадують вогняну шевелюру іонізованих газів, що здуваються з них сонячним вітром.
Один з найцікавіших з відомих нам об'єктів поясу Койпера - це швидко обертається навколо своєї осі Хаумеа, поруч з якою вже виявлені два супутники, Хіїака і Намака. Хаумеа рухається навколо Сонця по ор біті, що нагадує орбіту Плутона. Вона обертається навколо своєї осі так швидко (один оборот за 3,9 години), що прийняла форму витягнутого сфероїду з поперечником в майже 2000 км. За швидкістю обертання вона випереджає будь-яке тіло Сонячної системи діаметром більше 100 км. Довга вісь Хаумеї майже дорівнює діаметру Плутона, але коротка вісь в два рази коротша. Незважаючи на те що площа її поверхні набагато менше, ніж у Плутона або Еріди, Хаумеа - найяскравіший транснептуновий об'єкт, оскільки біла, як сніг. А якщо всього цього недостатньо, щоб розбудити вашу цікавість, вона ще й оточена кільцем уламків. Більше того, вона динамічно пов'язана з десятком інших, більш дрібних об'єктів поясу Койпера, які так само яскраві і мають той же багатий водяним льодом склад поверхні - судячи з усього, це безперечний доказ того, що всі вони виникли в результаті якогось гігантського зіткнення.
Жодна навіть загальна розмова про Плутона неможлива без обговорення, що таке планета. У 2006 р. Міжнародний астрономічний союз (МАС) прийняв резолюцію наступного змісту (я злегка перефразую): «Планета - небесне тіло, що звертається по орбіті навколо зірки, досить масивне, щоб подолати опір твердого тіла деформаціям і стати округлим під дією власної гравітації, а також зумів розчистити околиці своєї орбіти». Карликова планета «відповідає всім вище перерахованим критеріям, але не розчистила околиці своєї орбіти». Начебто звучить досить логічно, але чи так це? По-перше, тут потрібно внести поправку, щоб виключити зірки, що звертаються навколо інших зірок; вони планетами не є. Як іншу крайність ми повинні виключити міхур води, що плаває всередині космічного корабля, оскільки карликовою планетою його не назвеш. Досить справедливо, але як щодо Плутона? Гравітація зробила його практично сферою, тобто з цим пунктом все добре. Також на його поверхні дуже мало ударних кратерів, що говорить про високу геологічну активність.
Тут виникає перша проблема. Ви помітили, що у визначенні МАС нічого не говориться про геологію, тоді як з геологічної точки зору Плутон - це планета. Іншим недоліком цього визначення є позначення непланет як «карликових планет», тому що відмінності тут ніяк не пов'язані з розміром космічного тіла. Плутон відносять до карликових планет, тому що він динамічно прив'язаний до Нептуна. Якщо дотримуватися визначення МАС, то, коли ми виявимо приблизно рівну по масі Землі планету, що звертається в населеній зоні навколо іншої зірки і має на поверхні рідку воду, але знаходиться під гравітаційним впливом якогось супер-Юпітера, нам доведеться назвати її карликовою планетою. Це буде просто нерозумно.
Детальніше читайте: . Коли у Землі було два Місяці: Планети-канібали, крижані гіганти, грязьові комети та інші світила нічного неба/Ерік Асфог; Пер. з англ. [Вікторії Краснянської] - М.: Альпіна нон-фікшн, 2021. - 474 с.