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

NASA/JPL–Caltech/MIT/GSFC/CSM

Еще один крупный ударный кратер Луны – расположенный на юге обратной стороны бассейн Южный полюс – Эйткен[277] диаметром 2500 км. (Южный полюс находится на его южном краю; кратер Эйткен – на севере; отсюда и незамысловатое название объекта.) Он является самым глубоким (13 км) и, возможно, самым древним из сохранившихся лунных кратеров. Этот район постоянно подвергался бомбардировкам и плотно покрыт более поздними кратерами, так что, хотя бассейн Южный полюс – Эйткен известен с 1970-х гг., наши представления о его геологии были туманными, пока космический зонд «Галилео» не пролетел через систему Земля – Луна во время одного из своих гравитационных маневров, который как из пращи направил его к Юпитеру. Аппарат нацелил свои ультрасовременные спектрометры и камеры на обратную сторону Луны, получил первые данные подобного рода и выявил в бассейне Южный полюс – Эйткен отличающийся по составу центральный район – кратер, пробивший насквозь анортозит толстой коры нагорий.

Мы можем оценивать диаметр тела, столкновение с которым создало бассейн Южный полюс – Эйткен (как и гигантские соседние бассейны), только по оценке объема огромной ямы, которая возникла сразу после того, как в Луну ударил астероид или комета. Эта яма немедленно обрушилась, совсем как кратер Элтанин в Тихом океане, но все-таки не полностью. В результате возник мелкий широкий бассейн, и спустя 4 млрд лет дальнейшей эволюции нам остается только гадать, что же стало причиной его появления. Предположительно, и Океан Бурь, и бассейн Южный полюс – Эйткен образовались при соударении с телами в одну десятую от массы Луны – крупными астероидами вроде Психеи или Весты. Хотя эти столкновения и нельзя отнести к гигантским, они приближаются к ним по масштабу.

Физику такого кратерообразования можно оценить исходя из повседневного опыта. Возвращаясь к уже знакомому нам сравнению: когда пуля ударяется в деревянный брус, она проходит свой диаметр за микросекунду. В процессе образования крупного кратера это взаимодействие замедляется в миллионы раз, пропорционально увеличению масштаба. Астероиду значительного размера требуется секунда или две, чтобы пробить лунную кору (разделите толщину коры на скорость столкновения). Чему-то настолько крупному, чтобы получился Океан Бурь или бассейн Южный полюс – Эйткен, потребуется целых 20 секунд, чтобы похоронить себя внутри Луны. А когда эта фаза «контакта и сжатия» завершена, само раскрытие кратера займет еще 10 минут. Хотя вам не хочется ничего пропустить, пока идет процесс, у вас будет время на чашечку кофе.

* * *

Начало идее о том, что у Земли когда-то было две луны, одна из которых превратилась в нагорья на обратной стороне нашего нынешнего спутника, как это часто случается в науке, было положено размышлениями о чем-то совершенно постороннем. Мы с Мартином Ютци из Университета Берна изучали странные формы комет, разрабатывая модели дробления и деформации при столкновении, чтобы понять, как именно происходит их аккреция[278] – насколько быстро и каким образом. Кометы, как выяснилось из наблюдений, часто имеют «форму утки» с двумя скрепленными вместе неравными долями, как комета 67P/Чурюмова – Герасименко. Цель зонда «Новые горизонты» астероид Ультима Туле может служить другим подобным примером. В иных случаях кометы выглядят как слоистые груды – идея, которую защищает астроном Майк Белтон из обсерватории Китт-Пик, первопроходец геофизики комет, который также был руководителем группы визуализации во время экспедиции «Галилео» в систему Юпитера.

Скосите глаза. Это стереопара изображений имеющей форму утки кометы 67P/Чурюмова – Герасименко и исходящих от нее струй. Если вам удастся совместить изображения, сделанные со сдвигом в 1,2°, мозг воссоздаст трехмерную картинку. В момент фотографирования 4-километровая комета выбрасывала пыль и газ со скоростью десятков килограмм в секунду.

ESA/Rosetta/MPS

Аккреция ранних объектов внешней Солнечной системы происходила, как считается, посредством «аварий-гармошек из многих автомобилей»[279], и Белтон предположил, что составляющее их вещество было мягким и пушистым, как пух в подушках, так что они могли формировать аккреционные структуры, которые он назвал «талпсами» (talps – слово splat, «нашлепка», прочтенное наоборот). Измеренные объемные плотности комет составляют примерно половину от плотности водяного льда – то есть они в самом деле должны быть пушистыми и легко деформируемыми[280]. Если вы когда-либо строили снежную крепость, вам знаком этот процесс: шлепнуть наверх ком снега с достаточной силой, чтобы он расплющился и стал частью стены, а потом повторить это снова и снова.