Знание-сила, 2014 № 07 (1045)

Впервые внимание ученых к той эпохе было привлечено после того, как в 1969–1972 годах американские астронавты доставили на Землю многочисленные образцы лунных пород. Тогда и обнаружилось, что большинство из примерно пятидесяти расплавившихся и вновь затвердевших когда-то лунных камней претерпели эти превращения за относительно короткий, с геологической точки зрения, период. Очевидно, в ту давнюю пору Луна и, как нетрудно было догадаться, Земля, подверглись ожесточенной метеоритной атаке. Падения самых крупных метеоритов привели тогда к образованию лунных «морей». Потоки магмы, изливавшиеся из потревоженных недр Луны, застывали, превращаясь в обширные базальтовые равнины. Тогда же возникло и большинство крупных кратеров (диаметром до 300 километров), наблюдаемых нами на Луне. А вот на Земле следы той страшной бомбардировки давно стерты вследствие движения континентальных плит и непрестанной эрозии (впрочем, см. статью «Первая рана Земли» в этом же номере журнала).

Лазурный берег, «модель Ниццы»

Да, мы привыкли считать Солнечную систему оплотом стабильности и покоя. Но такой она была не всегда. В ранний период своей истории она пережила бурные изменения. Кажется, что ни один уголок нашей космической обители не уцелел в лихую годину тех потрясений. Планеты, кометы и астероиды срывались с привычных мест и метались по космическим просторам, словно предметы, разметанные землетрясением. Что же заставило небесные тела, сотни миллионов лет кружившие по предначертанным орбитам, внезапно устремиться в центральную часть Солнечной системы? Почему через полмиллиарда лет после возникновения Солнца и планет в их размеренном мирке воцарился хаос?

Лишь в начале 2000-х годов благодаря работам астрономов из Обсерватории Лазурного берега в Ницце и, прежде всего, Алессандро Морбиделли удалось прояснить загадочные события, происходившие тогда. Так родилась «модель Ниццы», опровергавшая многое из того, что мы узнали за последние два с лишним века об эволюции планет. Ведь еще недавно было принято считать, что после своего формирования, завершившегося около 4,6 миллиарда лет назад, наша Солнечная система не претерпела особых изменений. Астрономы априори полагали, что все планеты и теперь еще кружат по тем самым орбитам, по которым двигались в то время, когда они зародились. В центральной части нашей планетной системы извечно располагались каменные шары — планеты земного типа и астероиды, а на ее периферии все это время находились газовые планеты-гиганты и ледяные кометы.

Эта классическая картина уже отжила свое. Как явствует из «модели Ниццы», молодость Солнечной системы была поистине временем «бури и натиска». Планеты тогда, словно бильярдные шары, перекатывались по ее просторам, всюду внося смуту. Этот хаос достиг своей кульминации через 600 миллионов лет после зарождения Солнечной системы, когда, как огромная стая вспугнутых птиц, в сторону Солнца устремились астероиды, один за другим натыкаясь на находившиеся здесь планеты. Лишь после этого в окрестности Солнца воцарилось спокойствие.

В 2005 году Морбиделли и его коллеги опубликовали новую концепцию истории Солнечной системы на страницах журнала Nature. За последние годы эта гипотеза не раз уточнялась и корректировалась, превратившись в достаточно стройную теорию, объясняющую, каким образом планеты, их спутники и астероиды оказались там, где мы видим их теперь.

Итак, в ранней период своей истории Солнце окружал плотный газопылевой диск. По прошествии нескольких миллионов лет подобные диски вокруг молодых звезд исчезают, как свидетельствуют наблюдения, выполненные Космическим телескопом имени Хаббла. Внутренняя часть диска бывает настолько разогрета, что такие вещества, как вода и метан, могут существовать здесь лишь в газообразном виде. Только на периферии диска, на расстоянии примерно трех астрономических единиц от звезды, пролегает граница, за которой вода может существовать в виде снега и льда.

Именно там, полагает Морбиделли, образовались первые четыре зародыша планет. Согласно «модели Ниццы», все планеты-гиганты зародились довольно близко от Солнца — на расстоянии от 5 до 15 астрономических единиц от него. Вероятно, они состояли лишь из одного твердого ядра, которое весило в несколько раз больше, чем Земля. Они все активнее поглощали окружавшие их газовые массы, стремительно разрастаясь. Из этой четверки планет особенно быстро росли две ближайшие к Солнцу. Содержание водорода и гелия в них стремительно увеличивалось. Две внешние планеты прибавляли в размерах гораздо медленнее. Иным был и их химический состав; они содержали преимущественно метан, аммиак и воду. Объединяло все эти планеты то, что они обращались вокруг Солнца по круговым орбитам, которые лежали в его экваториальной плоскости. Если бы их орбиты выглядели иначе, то планеты двигались бы по ним намного быстрее и не успели бы так разрастись и превратиться в настоящих космических гигантов.