Загадки космоса. Планеты и экзопланеты

Много шума наделали изображения кратера Дега, названного в честь французского импрессиониста. Кратер окрашен в странные темно-сине-фиолетовые тона, окружен острыми горами, а в его центре высится самая настоящая пирамида. Уфологи заговорили о следах инопланетян, но ученые, к сожалению, не поддержали их энтузиазм. О том, какое именно вещество вызвало столь необычный цвет кратера, ведутся дискуссии, но судя по тому, что сине-фиолетовые регионы встречаются на Меркурии довольно часто – таким цветом обладает не только кратер Дега, – этот оттенок вызван некой породой, в изобилии имеющейся в мантии и коре Меркурия. Что же касается пиков в центре ударных кратеров, их часто можно обнаружить на фотографиях Луны и поверхностей других каменистых тел. Эти пики образуются в результате «отскока» расплавленных горных пород во время резкого ударного сжатия, вызванного падением метеорита, а по мере увеличения размера кратера превращаются в кольцеобразные структуры⁷¹.

Теперь заглянем вглубь Меркурия. Ядра планет земной группы состоят в основном из самых тяжелых металлов – железа и никеля. Благодаря «Месенджеру», измерившему микроскопические колебания сил тяжести на Меркурии и составившему гравитационную карту, стало возможным произвести расчет радиуса ядра Меркурия. Оказалось, что он составляет почти 82 % от радиуса всей планеты⁷² – это сравнимо по размеру с нашей Луной (радиус земного ядра, к примеру, составляет всего 45 % от радиуса Земли)! Огромное ядро Меркурия остается одной из самых главных его загадок. Как будто неизвестная и могучая сила когда-то давным-давно снесла всю мантию с этой планеты, оставив лишь прослойку из расплавленной породы между ядром и корой толщиной всего в 400 км – это почти в 13 раз тоньше земной мантии. В мантии Меркурия в значительно бо́льшей концентрации, чем в мантиях других планет земной группы, содержатся такие элементы, как сера, калий и некоторые другие⁷³.

Рисунок 13. Кратер Дега

Очень вытянутая орбита, наличие летучих элементов в коре, особенности состава мантии, высокое содержание железа в составе планеты – все это говорит о драматической истории формирования Меркурия и дает благодатную почву для всевозможных интерпретаций. Объяснение необычайно тонкой мантии Меркурия многие астрономы пытаются найти в различных вариантах гипотезы о мегаимпакте – столкновении с гигантской протопланетой⁷⁴. Такой катаклизм действительно мог способствовать выбросу большей части меркурианской мантии в космос и обусловить наблюдаемые сегодня характеристики Меркурия. В ранней Солнечной системе столкновения протопланет должны были происходить часто, и в описанном сценарии на первый взгляд нет ничего удивительного. Но при более тщательном рассмотрении возникают вопросы.

Компьютерные моделирования столкновения Меркурия с протопланетой дают ограничения по массе и скорости тела-ударника. Если оно было слишком большим или двигалось слишком быстро, то Меркурий был бы разрушен полностью или выброшен за пределы Солнечной системы. Если же имело место столкновение с протопланетой, двигавшейся с не очень высокой относительной скоростью, это привело бы к тому, что бо́льшая часть вещества ударника осталась бы на Меркурии, а бо́льшая часть мантии планеты, выброшенная ударом в космос, смогла бы вернуться обратно на планету. Ни того ни другого мы не наблюдаем. Остается три различных сценария формирования современного Меркурия: лобовое столкновение или скользящий удар с протопланетой, имеющей приемлемое соотношение массы и скорости, или же множественные столкновения с небольшими телами. Но и эти варианты, вероятно, не соответствуют реальности. Первые два приводят к возникновению таких высоких температур, что все летучие вещества моментально испаряются из коры, а это, как мы знаем, не так; последний же вариант требует почти ювелирной точности метеоритной бомбардировки, что вряд ли возможно, учитывая ее самопроизвольный характер.

Что остается в итоге? Только предположить, что столь странное строение Меркурия является изначальным, сложившимся в результате вполне мирного процесса образования этой планеты. Подобные гипотезы были популярны в 1970–1980-х годах и подразумевают наличие довольно высоких температур в протопланетном диске в области формирования Меркурия – температур, при которых силикаты находились бы в расплавленном состоянии, тогда как железо, напротив, не подвергалось плавлению⁷⁵; или же еще более высоких – таких, что оболочка Меркурия вообще испарилась бы, и ее остатки удалились вместе с газами протопланетного диска⁷⁶. Но такие сценарии формирования Меркурия противоречат современным представлениям о распределении температуры в протосолнечной туманности и сегодня практически не рассматриваются учеными.