Сошедшие с небес и сотворившие людей - Конелес В. Ю.

Эдвард Стоун, старший научный сотрудник программы "Вояджер" из Калтека (Калифорнийский технологический институт), наряду с другими планетологами утверждает, что космические столкновения являются вполне возможными "скульпторами" Солнечной системы [434, с. 23]. Шумеры примерно то же утверждали по меньшей мере 6000 лет назад. До этого, то есть до открытий, сделанных "Вояджерами", большинство ученых считало, что Солнечная система, какой мы ее видим сегодня, сформировалась в самом начале в соответствии с законами небесной механики и гравитации.

В самом деле, известно, что строение Солнечной системы подчиняется определенным количественным закономерностям. Еще в XVIII веке немецкие математик Д. Тициус (1766) и астроном И. Боде (1772) сформулировали эмпирическое правило, которому подчинялись известные на то время планеты. Оказалось, что их реальное расстояние от Солнца близко совпадает с прогрессией, описываемой выражением

В научной и научно-популярной литературе в качестве Р применяется также одно из "золотых" чисел — 1,618. Однако в обоих случаях средние значения погрешности лежат в пределах 10-20%. Первоначально получающийся ряд чисел, выражающих расстояние в астрономических единицах (а. е.)[34], можно представить так (табл. 1):

Таблица 1

Еще Иоганн Кеплер (1571-1630), отец небесной механики, обратил внимание на то, что между Марсом и Юпитером должна находиться еще одна планета. Считалось, что планета эта была (могла бы быть), по меньшей мере в 2 раза более крупной, чем Земля. Но она погибла в результате катастрофы (в связи с чем, по известному греческому мифологическому сюжету, Вильгельм Ольберс в 1804 году предсказал существование такого небесного тела и заочно назвал его Фаэтоном). Не исключено, что Фаэтон и вовсе не смог образоваться из-за гравитационного воздействия Юпитера. Но здесь есть две проблемы:

1) суммарное количество вещества в поясе астероидов не составляет массу такой планеты; фактически сегодня оно не превышает нескольких сотых долей процента массы Земли;

2) не существует достаточно непротиворечивого и удовлетворительного объяснения того, что могло бы вызвать разрушения такой гипотетической планеты. Если это было столкновение — то когда и с чем? На это у специалистов четкого ответа нет.

Для более полного понимания сути проблемы вкратце рассмотрим основные концепции планетной космогонии, разработанные учеными за последние 200 лет.

Первой в середине XVIII века была официально опубликована гипотеза французского натуралиста Ж. Бюффона (1707—1788). Он считал, что в жидкое тело Солнца некогда врезалась огромная комета. Выплеснувшиеся в результате такой катастрофы "брызги" после остывания и образовали планеты. Исследование Солнца и комет сравнительно быстро исключили эту концепцию из разряда правдоподобных.

Вскоре появилась вторая, более убедительная идея, высказанная И. Кантом (1755), со временем дополненная математическими расчетами П. С. Лапласа (1796). Суть ее заключалась в постепенном формировании протопланетного газового диска. Как полагали авторы этой модели, газовая туманность в результате вращения и гравитационных эффектов постепенно сжалась в плоский диск. В ходе сжатия из-за ротационной неустойчивости образовались круглые кольца, которые при дальнейшем уплотнении и стали планетами.

Эта гипотеза считалась общепринятой около 100 лет, но ее трудно разрешимой проблемой оставалось резкое несоответствие движения планет и Солнца. Солнце обладает 99,9% массы системы, но его доля в общем моменте вращения не превышает 2%. То есть как элемент единой системы оно должно бы вращаться раз в двести быстрее, чем это наблюдается.

В середине XX века основные трудности этой гипотезы удалось преодолеть. X. Альфвен (1942), Ф. Хойл (1946) и Е. Шатцман (1962) показали, что магнитное поле Солнца, взаимодействуя с ионизированным веществом газовой туманности, могло постепенно раскрутить ее и передать ей свой момент вращения. Таким образом, эта гипотеза до сих пор считается "рабочей".

Третья модель использовала явление приливного взаимодействия массивных тел. По предположению X. Джеффёриса (1916), Дж. Джинса (1917), а также Ф. Р. Мултона и Т. Ч. Чамберлина, звезда, пролетевшая близко от Солнца, вырвала из его недр струю вещества, которая, распавшись на фрагменты, дала начало всем известным планетам. В целом эта гипотеза является отголоском первой. Эффективность такого механизма планетообразования, очевидно, крайне низка, а факт обнаружения планету ближайших звезд помещает ее в разряд тупиковых [64; 356]. К тому же резкая дифференцированность планет по химическому составу и несоответствие этого состава солнечному однозначно свидетельствуют об ошибочности идеи "звездного" происхождения планет.

Четвертая модель была разработана О. Ю. Шмидтом (1944) и К. фон Вейсзекером (1944). Она постулировала механическое разделение газопылевой туманности, окружавшей Солнце на твердые частицы и газообразные компоненты. То, что ближайшие к Солнцу планеты имеют большую плотность, считается одним из логичных аргументов этой гипотезы. Предполагается, что рост первоначальных ядер конденсации сравнительно быстро привел к появлению многочисленных планетеземалий — крохотных протопланеток, которые, соударяясь и притягивая друг друга, "слиплись" в планеты. Планетеземали более мелкого порядка, врашаясь вокруг планет, сформировали спутники и спутниковые системы.

Эта гипотеза наименее противоречива, имеет больше всего сторонников и в основном объясняет наблюдаемые в Солнечной системе закономерности. В то же время целый ряд загадок и нестыковок требует значительных уточнений и добавлений к этой модели. В частности, за последние десятилетия, благодаря данным автоматических межпланетных станций (АМС) подтвердилась мысль о неплавном ходе процесса аккреции протопланетного вещества и безусловном существовании неких катастрофических событий и процессов.

Понимание того, что многочисленные столкновения действительно изменяли лик Солнечной системы, пришло после пролета "Вояджеров" близ Урана. Оказалось, что не только сам Уран "лежит своей осью на боку" (об этом было известно и прежде). Его спутники вращаются вокруг экватора планеты в плоскости, которая также перпендикулярна эклиптике. Это заставило планетологов всерьез усомниться в том, что спутники Урана могли иметь такие орбиты до загадочного "разворота" оси планеты. Высказывались предположения и о том, что они сформировались уже после (или в ходе) этого события, — возможно, из вещества, исторгнутого из Урана при столкновении с тем, что и развернуло планетную ось.

По итогам состоявшихся научных дискуссий журнал "Science" опубликовал 4 июля 1986 года статью коллектива из 40 ученых, которые заключили, что спутники Урана (за исключением Миранды) "существенно более плотные, чем ледяные спутники Сатурна". Это также явно не вписывается в модель плотностного дифференцирования в пределах Солнечной системы.

Еще одна неожиданность, обнаруженная "Вояджером-2", — то, что два крупных внутренних спутника Урана — Ариэль и Умб-риэль — по составу и плотности (маленькие каменные ядра и толстая ледяная оболочка) легче, чем внешние спутники Титания и Оберон (сложенные преимущественно плотными горными породами и покрытые тонкой коркой льда). Это в корне противоречит принятым сегодня моделям. Более плотные тела должны формироваться ближе к центру гравитации, а не наоборот. Столь серьезные нарушения физических принципов привели ученых к радикальному выводу: одни спутники, вероятно, сформировались одновременно со своими родительскими планетами, а другие, похоже, образовались где-то еще и затем были захвачены |490|.