Метеориты. Космические камни, создавшие наш мир [litres] - Тим Грегори

скальных пород (иногда с вкраплениями льдов): раскаленный шар Меркурия, Венера, «утренняя звезда», мраморно-голубая Земля и Марс – Красная планета. Дальше от Солнца планеты формировались из сочетания камня, льда и газа: гигантский Юпитер, грациозный Сатурн, ледяной гигант Уран и застывший в вечном холоде Нептун. За орбитой Нептуна вокруг Солнца кружатся бесчисленные ледяные тела (в том числе Плутон и Харон). Глубокий крен в осевом вращении Урана, возможно, вызван катаклиз-мическими ударами планетезималей, сталкивавшихся с новорожденной планетой; такие же удары могли заставить вращаться в обратном направлении Венеру. Уникальный состав и характеристики каждой планеты – как химические, так и изотопные – достались им в наследство от уникальной пылевой смеси, из которой состояли их «строительные блоки».

Множество лун в нашей Солнечной системе – а их сейчас известно более 150 – сформировались разными путями, и поэтому они так же геологически разнообразны, как и планеты. Точно так же, как планеты образовались из пыли и газа, не попавших на Солнце, спутники планет, луны, образовались из пыли, не захваченной планетами.

Но по крайней мере у одной из лун происхождение оказалось гораздо более драматичным и катастрофическим: у нашей собственной. Наша Луна возникла, когда планетарный эмбрион врезался в Землю вскоре после ее образования. Удар был скользящим, а не лобовым, но все равно привел к катастрофе: гигантская волна испаряющихся и жидких каменных пород взметнулась с поверхности молодой планеты в космос. Большая часть этого вещества сразу же выпала огненным дождем обратно на расплавленную поверхность Земли, но какое-то его количество все же осталось на орбите. Из него и образовалась Луна.

Примерно за пятьдесят миллионов лет после образования первых конденсаций вещества «строительные блоки», из которых формировались планеты и их спутники, в Солнечной системе закончились. Эра образования планет подошла к концу. Вместе начавшись, истории восьми планет – четырех каменных и четырех газовых миров, – мириадов лун и миров еще меньших размеров разошлись, и каждый из них двинулся по своему уникальному пути в далекое будущее.

Пройдут миллиарды лет, и эти миры преобразуются и изменятся почти до неузнаваемости: поверхности по меньшей мере четырех планет покроются активными вулканами; не менее чем на двух каменистую поверхность зальют океаны жидкой воды; многие планеты и луны обзаведутся атмосферами, состоящими из входящих в их состав газов; вокруг газовых планет появятся великолепные по красоте системы концентрических колец. И по крайней мере одна планета, как мы знаем, сделается пристанищем для жизни.

Астероиды

По какой-то странной прихоти гравитации, из-за причудливого сочетания законов небесной механики в некоторых частях протопланетного диска планетезималям и планетарным эмбрионам помешало собраться воедино мощное притяжение Юпитера (и в меньшей степени Сатурна). Из-за особого расположения газовых гигантов, образовавшихся вскоре после самого Солнца, попавшие в эти части диска планетезимали так навсегда и остались толпой бродяг. Планеты в этой области Солнечной системы не сформировались, их «строительные блоки» обращаются вокруг Солнца поодиночке, разъединенные друг с другом.

Области разъединения существовали как внутри, так и вне орбиты Юпитера, которая лежит примерно впятеро дальше от Солнца, чем орбита Земли. Индивидуальные планетезимали, образовавшиеся из разных смесей конденсированной пыли, породили две различные популяции. Одна из них, внутри орбиты Юпитера, была в основном каменной, тогда как вторая, сформировавшаяся за Юпитером, где холоднее, отличалась сочетанием каменных и ледяных минералов. В ходе стабилизации Солнечной системы после ее рождения из туманности орбита газового гиганта много раз смещалась то в одну, то в другую сторону, и при ее колебаниях две популяции планетезималей все больше рассеивались в пространстве. Многие из малых странствующих миров при этом были разрушены. Но многие и выжили. В какой-то момент богатые льдом планетезимали из холодных внешних областей Солнечной системы хлынули в ее теплую внутреннюю часть и рассеялись в ней, смешавшись с уже населявшей эту область популяцией каменных тел. Не в силах сопротивляться мощному гравитационному полю Юпитера, не дававшему им соединяться, обитатели этой части Солнечной системы сохранились в ней на протяжении четырех с половиной миллиардов лет. Это и есть то, что мы называем сегодня «поясом астероидов».

Пояс астероидов населяют миллионы тел, образовавшихся в различных частях Солнечной системы. На сегодняшний день в поясе астероидов остается «всего лишь» 3 000 миллионов миллиардов тонн камня, что составляет 0,05 процента массы нашей планеты. Если бы все эти камни каким-то чудом соединились, этого все равно не хватило бы на целую планету. Даже Меркурий, самая маленькая из каменных планет, содержит примерно в 100 раз больше камня, чем весь пояс астероидов. Из богатых льдом планетезималей, пришедших из внешней Солнечной системы, многие, рассеиваясь, попали на вытянутые эллиптические орбиты вокруг Солнца. Сегодня мы называем их кометами. Когда они приближаются к Солнцу, с их поверхности испаряются льды и органические молекулы; струи этого пара выбрасываются в пространство. Кометы, состоящие в основном из льдов, представляют одну крайнюю ветвь планетезималей, а астероиды, сложенные преимущественно из скальных пород – другую. В действительности большинство планетезималей по своим характеристикам лежит где-то посредине: даже самые богатые льдом кометы содержат много каменной пыли и даже у самых каменных астероидов заметны слабые признаки сохранившейся с незапамятных времен воды.

Время так же сильно влияет на характеристики астероида, как и его положение. Когда в остывающем протопланетном диске еще только начали конденсироваться первые хлопья пыли, рождающаяся Солнечная система буквально купалась в быстро распадающихся радиоактивных изотопах (их еще называют «радиоизотопами»). Занесенные в коллапсирующие туманности из атмосфер близлежащих звезд-гигантов короткоживущие радиоизотопы быстро распадались и при этом выделяли большие количества ядерной энергии; они «жили быстро и умирали молодыми».

Одним из самых короткоживущих радиоизотопов в ранней Солнечной системе был алюминий-26 (26Al). Он практически полностью распадался чуть больше, чем за три с половиной миллиона лет, выделяя при этом огромное количество энергии. Планетезимали, сформировавшиеся рано, еще до того, как 26Al успел полностью распасться, содержали в своем каменном веществе много этого «ядерного горючего» и в результате плавились. Это разрушало входившую в состав туманности пыль, из которой они когда-то и сформировались. Геологическая драма, которая разыгрывалась в этих мирах, была короткой: сначала там образовывалось много раскаленного докрасна жидкого камня – лавы, затем ее тепло быстро рассеивалось в пространстве, и планетезимали снова замерзали – теперь уже навеки.

Последние остатки пыли, которые могли сконденсироваться в каменные породы, сделали это уже после того, как новорожденная Солнечная система остыла. За несколько миллионов лет после образования протопланетного диска большая часть короткоживущего радиоактивного изотопа распалась, не оставив следа и лишив тем самым более поздние планетезимали ядерного топлива, которое могло бы их расплавить. Хотя многие из «запоздалых»