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

Теория, выдвинутая в 1879 г. Джорджем Дарвином элегантно разрешила бы этот кризис, если бы только в ней сходилась физика. В соответствии с этой теорией, кратко описанной в первой главе, Земля вращалась так быстро, что Луна была выброшена из мантии – оставив после себя Тихоокеанский бассейн, как позднее говорили некоторые. Дарвин первым разработал теорию приливных сил, чье действие оттягивает Луну от Земли. В прошлом наш спутник был гораздо ближе, и скорость приливной миграции, таким образом, была гораздо выше. Каждое действие (расширение орбиты Луны) имеет равное противодействие (замедление вращения Земли), так что если вернуться к самому началу и предположить, что все вещество сосредоточено в одной планете в центре, то можно говорить о долунной Земле, вращающейся вокруг своей оси с периодом в пять часов.

Планета, вращающаяся так быстро, будет не совсем сферической, как астероид Веста (период обращения 5,3 часа). Но, чтобы исторгнуть спутник, планете нужно вращаться еще более чем в два раза быстрее. Не подозревая о гигантских столкновениях или о блуждающих планетах размером с Марс, Дарвин предположил, что Солнце могло посредством резонанса добавлять энергии к приливному бугру, пока тот не вздыбился и Луна не изверглась наружу, как Афина из головы Зевса[252]. Тем не менее, даже если бы этот механизм сработал, лунный сгусток вероятно либо сразу рухнул бы обратно, либо улетел бы в космос; чтобы он вышел на почти круговую орбиту, потребовались бы очень специальные условия. И даже если бы крупный сгусток и вышел на орбиту, он бы обращался вокруг Земли так быстро (один оборот за два часа), что его собственный приливный бугор, немного отставая, вскоре стащил бы его вниз. Дарвиновской Луне понадобился бы сильный дополнительный толчок.

Мы можем сколько душе угодно находить дыры в теории Дарвина, и в этом-то все и дело. Она стала первой полностью научной и потому опровергаемой моделью происхождения Луны, так что мы постоянно к ней возвращаемся. Тот факт, что ее первоначальный вариант не мог сработать, тут не важен: приливная модель подготовила почву для всего, что последовало за ней. А конечный вариант с аккрецией в результате гигантского столкновения геофизически и динамически совместим с тем, чего требует теория Дарвина. Он концентрирует в одном месте огромный момент импульса и заставляет Луну выскочить из мантии – но, как выясняется, не из той мантии!

Любая модель происхождения Луны должна создавать спутник, обращающийся по крайней мере в нескольких земных радиусах, потому что иначе его стащит вниз. Это может объяснить то, что у Марса есть только два маленьких спутника – похожие на картофелины Фобос и Деймос, обращающиеся в трех и семи радиусах Марса и имеющие диаметры 22 и 12 км соответственно. Крупных спутников у Марса нет не потому, что он мал, но потому, что он вращается слишком медленно, чтобы удержать такой спутник от падения.

Когда после слияния в результате гигантского столкновения вокруг планеты формируется диск из обломков, в границах предела Роша[253] возникает зона, где приливные силы планеты разрывают спутник на части до того, как его аккреция может завершиться. Для каменистых планет этот предел соответствует орбитальному расстоянию примерно в 2,5 радиуса и орбитальному периоду в восемь часов. Скажем, произошло гигантское столкновение, образовался диск обломков, и сразу за пределом Роша начинает формироваться массивный спутник с орбитальным периодом в десять часов. При периоде обращения древней Земли в пять часов новорожденная Луна, появившаяся на этом расстоянии, будет постепенно подниматься на все более высокие орбиты. За десять миллионов лет она отойдет на десять земных радиусов, то есть будет своим чередом двигаться туда, где находится сейчас.

Конденсация спутника выше предела Роша в случае Земли помещает Луну на спираль, уводящую ее вовне. В случае с Марсом дело обстояло бы не так. Причина, по которой у Марса нет крупного спутника, состоит в том, что его сутки длиной в двадцать пять часов[254] в пять раз дольше суток древней Земли и, возможно, не сильно изменились с тех пор. (У Марса нет крупного спутника, который мог бы его замедлить так, как Луна замедлила Землю.)[255] Выдвигалось предположение, что образование Северного Полярного бассейна создало протолунный диск, который, согласно результатам компьютерного моделирования, сгустился бы сразу за пределом Роша[256], сформировав новый спутник Марса. Проблема в том, что это новое тело находилось бы внутри опасной зоны, обращаясь вокруг Марса быстрее, чем Марс вращается вокруг своей оси. Оно оказалось бы на спирали, ведущей внутрь, а не вовне, и вскоре разбилось бы о марсианскую поверхность – финал, путь к которому занял бы от нескольких лет до нескольких тысячелетий в зависимости от массы спутника, высоты его орбиты, приливного трения, которое он создает[257], и воздействия атмосферы.