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

Одна из самых ярких лунных достопримечательностей – Море Восточное, расположенное в напоминающем мишень кратере диаметром 930 км в восточной части лимба. Это не просто кратер, но многокольцевая ударная впадина, являющаяся самой молодой из крупных структур Луны. При наблюдении с Земли объект наполовину скрыт, и первоначально его считали чем-то вроде застывшего во времени цунами, гигантских волн, прокатившихся по сильно поврежденной коре, наполовину твердой, а наполовину расплавленной. Более свежая идея, которая, кажется, работает лучше, состоит в следующем: то, что мы видим, – это ряд концентрических уступов, которые сформировались в коре, когда податливые глубокие слои мантии выплеснулись, чтобы заполнить глубокую воронку. И само столкновение, и последовавшая за ним отдача должны были вызвать глобальные сейсмические колебания, повлиявшие на топографию всей Луны. Ударное образование Моря Восточного должно было привести к выбросу огромной массы материала, часть которого добралась бы и до Земли.

Земля кажется куда более простой. Если смотреть на запад с тихоокеанского побережья США, видно только безграничное бурное море. Но благодаря столетию развития современной геологии это можно воспринимать и так: огромная каменная плита толщиной в десятки километров и протяженностью в тысячи, покрытая несколькими километрами воды, движется на вас со скоростью роста ногтей – несколько метров за человеческую жизнь, – катясь на спине мантии, в которой происходит конвекция. У берега эта плита подныривает и опускается под вас; когда она оказывается за вашей спиной, содержащаяся в ней вода провоцирует вулканическую активность, в результате чего вверх начинают подниматься гранитные плутоны. Это неостановимое движение сопровождается трением, что становится причиной землетрясений. Люди, посторонитесь!

Глава 3 Системы внутри систем

Наш мир начался давным-давно, Тут как раз ветер и дождь…

Уильям Шекспир. Двенадцатая ночь[145]

Самые большие планеты – это не воспламенившиеся звезды, вращающиеся сфероиды, состоящие в основном из водорода и гелия. Из-за огромного внутреннего жара, накопленного в результате аккреции, их атмосферы полны вихрей, размер которых может составлять десятки тысяч километров – больше, чем диаметр Земли. Основная часть материала таких гигантских планет сгустилась непосредственно из туманности газа и пыли, окружавшей центральную звезду, и, таким образом, по своему составу они в целом «подобны звездам». Если говорить о размере, то планета, имеющая пять (или даже десять) масс Юпитера, окажется совсем ненамного больше этого гиганта Солнечной системы, потому что все эти материалы легко подвергаются сжатию: чем больше массы вы добавляете к планете-гиганту, тем сильнее она спрессовывается. Для такого небесного тела существует максимальный теоретически возможный размер – чуть больше Юпитера. При дальнейшей аккреции газа планета не растет, а сжимается. Если газовый гигант накапливает более 17 масс Юпитера, температура и давление в его центре становятся такими огромными, что там начинается термоядерный синтез[146]. Планета превращается в звезду.

При формировании планеты-гиганта время решает все. В так называемой модели аккреции ядра первый шаг – это скопление большого количества ледяных кометезималей, образующих ядро примерно в десять раз массивнее Земли. Если такое ядро быстро формируется в толще протопланетной туманности, то, как в случае наматывающейся на палочку сахарной ваты, его гравитации хватает, чтобы вокруг него собрались все остатки диска в зоне действия силы притяжения. У первых из подобных ледяных ядер есть все преимущества. В их распоряжении имеется больше газа, который они могут захватить, и чем массивнее они становятся, тем больше гравитация, с помощью которой они притягивают материю. В Солнечной системе таким счастливчиком оказался Юпитер.

Но, хотя на протяжении примерно 10 000 лет Юпитер рос с впечатляющей скоростью, его гравитационное воздействие имело определенные пределы. Дальше от звезды возник промежуток, пространство для еще одной гигантской планеты, схожим образом росшей вокруг другого ядра из скучившихся кометезималей: это был Сатурн. Еще дальше появились Уран и Нептун, которые в соответствии с этой теорией застряли на стадии ядер – именно поэтому мы называем их ледяными гигантами. (Это несколько неточный термин: они срослись изо льда, а внутри состоят в основном из воды и молекулярного водорода, но сейчас температура в их центрах составляет тысячи градусов.)