Фабрика планет. Экзопланеты и поиски второй Земли

Вода определенно могла участвовать в формировании Земли, но в этой теории все-таки есть ряд нерешенных вопросов. Один из них — удержание газа, захваченного из протопланетного диска, и возник этот вопрос в связи с обилием инертных газов, то есть гелия, неона и аргона, которые отличаются низкой реакционной способностью. Отсутствие химических взаимодействий означает, что объем этих газов практически не меняется со временем. Если часть своей атмосферы наша планета действительно получила из протопланетного диска, тогда доля инертных газов в атмосфере Земли должна быть аналогична той, которая характерна для Солнца. Но на самом деле в земной атмосфере их намного меньше, то есть, скорее всего, она была дегазована и не является результатом удержания газов. Более того, для удержания достаточного количества воды примитивная атмосфера Земли должна была быть очень большой. Однако формирование Земли проходило весьма медленно, на него ушло больше времени, чем существовал протопланетный диск. Поэтому времени для накопления достаточного количества газа могло быть недостаточно. Это не означает, что вода не могла быть получена вместе с планетезималями, но указанных вопросов достаточно, чтобы предположить, что вода попала на Землю уже после завершения формирования планеты.

Сухая Земля

Источником воды могли стать скованные льдом метеориты. Эти каменистые объекты могли формироваться в окружении льда в отдаленных участках нашей Солнечной системы, а затем оказаться там, где находятся планеты земной группы. Изрытая кратерами поверхность Луны — свидетельство активной бомбардировки каменными глыбами, которые должны были сыпаться градом на планеты земной группы во время их формирования. Если на Земле атмосфера превращала в пар многие попадающие в нее метеориты, а поверхность обновлялась и разглаживалась благодаря вулканической активности, то Луна сохранила свой испещренный оспинами лик со времен бурной молодости. Если наша планета первоначально была сухой, то своими океанами она может быть обязана как раз нескончаемому потоку обледеневшего материала, барабанившего по ее поверхности.

Главными виновниками этого каменного града можно считать газовые гиганты. Благодаря своей огромной массе они создавали гравитационное притяжение такой силы, которая заставляла разлетаться по Солнечной системе остававшиеся вокруг них планетезимали подобно шарам в гравитационном бильярде. Поскольку эти каменные шары формировались по соседству с газовыми гигантами за снеговой линией, то, врываясь во внутреннюю часть Солнечной системы и попадая в планеты земной группы, они должны были приносить с собой немало льда.

Не все в этой теории появления воды на Земле до конца понятно. В частности, в Солнечной системе есть много участков, по которым разбросаны остатки сыгранного газовыми гигантами бильярдного матча. И у каждого из них своя история. Если бы удалось найти участок с каменистыми телами, похожими на те, которым мы обязаны нашими океанами, это помогло бы нам понять, как Земля стала обитаемой, и продвинуться в поисках второй планеты, способной обеспечить условия для существования жизни.

Как раз неподалеку от наших планет находится полоса таких бесхозных шаров, за которой закрепилось название пояс Койпера

. Располагаясь на расстоянии 30–50 а.е., это скопление каменистых тел обращается вокруг Солнца сразу за Нептуном. Самый известный представитель пояса Койпера — карликовая планета Плутон, но считается, что ее окружают приблизительно 100 000 других крупных объектов диаметром более 100 км.

Своим именем пояс Койпера обязан американскому астроному нидерландского происхождения Джерарду Койперу, который высказал предположение, что эти объекты могли сформироваться на ранних этапах истории Солнечной системы. Впрочем, не все так однозначно: за восемь лет до публикации статьи Койпера в 1951 г. с аналогичным предположением выступил ирландский астроном Кеннет Эджворт. Более того, Койпер думал, что эта полоса объектов не просуществует долго: по его мнению, массивный Плутон должен был заставить разбежаться в стороны всех своих соседей. То есть он скорее выступал против возможности существования группы объектов, которая носит его имя. На самом деле масса Плутона намного меньше значения, которым оперировал Койпер, из-за чего он оказывает весьма незначительное влияние на своих попутчиков. Поэтому это скопление объектов часто называют поясом Эджворта — Койпера или используют термин «транснептуновые объекты».