Николай Горькавый – Первооткрыватели. 100 научных сказок (страница 46)
– Но ведь ты сказала, что в земной коре его мало, потому что оно утонуло и собралось в ядре? – напомнил Андрей.
– Верно, но Луна не испытывала такого расплавления. Почему она оказалась обеднена металлом? Аккреционная теория не смогла ответить на этот вопрос, и в 1975 году американские учёные выдвинули новую теорию, которая утверждала, что Луна родилась из кусков земной коры и мантии, выброшенных в космос.
– Сказать-то легко, а сделать трудно! – нравоучительно произнесла Галатея.
– Да, нам трудно вывести в космос даже спутник весом в 10 тонн, а в новой модели для образования Луны на стабильную орбиту вокруг Земли потребовалось бы запустить 70 миллиардов миллиардов тонн камня.
– Ух ты! – не удержался от восклицания Андрей.
– Чтобы совершить такой подвиг, американским учёным пришлось придумать ужасную катастрофу, которая произошла с нашей планетой более 4 миллиардов лет назад. Они предположили, что крупная планета – её назвали Тея – с массой примерно равной массе Марса, налетела на нашу планету по касательной траектории. Врезавшись в край Земли, она отрубила от неё гигантский кусок, который улетел в космос…
– И стал Луной? – не удержалась от вопроса Галатея.
– Пока нет. Проблема в таком способе создания Луны в том, что выброшенные одним ударом куски или навсегда покидают окрестности Земли, или быстро падают назад, на планету. Так и этот гигантский кусок, не удержавшись в космосе, вернулся на Землю и выбил из неё ещё несколько кусков, поменьше. И хотя подавляющее большинство выброшенной массы вновь оказалось на Земле, в результате катастрофы вокруг нашей планеты сформировался маломассивный диск из обломков земной коры. Из этого диска и выросла потом Луна.
– Уф! – озадаченно покачал головой Андрей, следя за удивительными приключениями земных ошмётков.
– Эта модель образования Луны была названа теорией мегаимпакта, или сверхудара. Она в меньшем масштабе повторяла старую теорию Джинса, по которой наша планетная система возникла из струи солнечного вещества, вырвавшейся при столкновении двух звёзд. Модель принципиально базировалась на гигантской катастрофе, потому что куски коры, выбиваемые с поверхности Земли меньшими телами, типа астероидов, не желали выходить на орбиту.
– Меньшими – это какими? – спросил Андрей.
– Размером в тысячи и сотни километров, – пояснила Никки.
– Ничего себе, это же преогромные астероиды!
– Да, и они могли выбить с поверхности Земли множество обломков, но те не задерживались на лунной орбите. Только суперудар тела размером с Марс мог заставить хотя бы малую часть выброшенного вещества удержаться на орбите.
Теория мегаимпакта быстро стала сверхпопулярной, потому что она решала проблему дефицита железа на Луне (её «собрали» из уже обеднённых металлами кусков земных континентов) и проблему её большой массы.
– Действительно, таким топором можно что хочешь отрубить! – воскликнул Андрей.
Но теория мегаимпакта, базирующаяся на исключительно редком соударении двух планет, столкнулась с принципиальной трудностью, связанной с её исключительностью. В конце XX века Луна окончательно потеряла статус исключительного спутника.
В 1978 году возле небольшого Плутона, вращающегося за орбитой Нептуна, открыли спутник Харон, масса которого составляла 12 % от массы самой планеты. Таким образом, Харон обогнал Луну по относительной массе в 10 раз.
Следующий удар по авторитету Луны нанесли астероиды. Раньше они считались строительным мусором на месте несформировавшейся планеты, но на самом деле многие астероиды оказались очень похожи на настоящие планеты. Возле них даже были открыты спутники! Сначала об этом стали свидетельствовать наблюдения астрономов Крымской астрофизической обсерватории, а потом, в 1993 году, к одному из астероидов, Иде, подлетел межпланетный аппарат, который обнаружил там симпатичный округлый километровый спутник Дактиль. За следующие 20 лет астрономы открыли сотни спутников у астероидов, расположенных между Землей и Юпитером, а также у транснептунов – космических тел, двигающихся за орбитой Нептуна. Массы спутников астероидов нередко были сопоставимы с массой самого астероида, оставив Луну и Харон по относительной массе далеко позади. Некоторые астероиды, например Сильвия, имели даже по два спутника. Спутники астероидов походили на Луну и в том, что двигались по почти круговым орбитам, близко к плоскости экватора своей планеты.
– А почему открытие этих спутников стало ударом по модели мегаимпакта? – поинтересовалась Галатея.
– Потому что модель мегаимпакта, созданная на основе медленного столкновения двух огромных планет, не могла отвечать за существование спутников возле множества крошечных астероидов. Предположим, что маленький астероид столкнулся по касательной с другим астероидом. Скорость их взаимного соударения – многие километры в секунду, а скорость движения спутника на орбите вокруг астероида – едва ли метры в секунду. Можно ли предположить, что быстрое соударение таких тел могло породить медленный спутник возле астероида? Астероиды хрупки и сыпучи: от сильного удара не только Луна не появилась бы, сам астероид попросту развалился бы на уйму обломков!
– Легче представить две пули, которые столкнулись и стали вальсировать вместе! – воскликнул Андрей.
Никки посмотрела на Галатею:
– Открытие Харона и огромного количества спутников возле астероидов и транснептунов требовало новой теории их образования, которая не должна базироваться на исключительном событии, вроде мегаимпакта. Странно полагать, что для тысячи спутников астероидов, Плутона и других транснептунов существует универсальная теория образования, а для одного из них – Луны, ничем не выделяющей из общего ряда, кроме близости к Земле, – работает особая теория мегаимпакта. Логично предположить, что модель, объясняющая происхождение Харона и двойных астероидов, может легко объяснить и рождение Луны.
– И что это за новая теория? – нетерпеливо спросила Галатея.
– Новая теория образования Луны возникла на стыке двух моделей – аккреционной и мегаимпакта. Новую модель создали, независимо друг от друга, молодые учёные из московской и крымской групп. Они пошли дальше своих предшественников и сумели построить корректную теорию для образования Луны и спутников астероидов. Она заключается в следующем. У всех планет был первоначальный аккреционный диск, как у газовых планет-гигантов. Но у планет с каменистой поверхностью и астероидов дополнительным источником вещества для данного диска стали частые выбросы облаков пыли и обломков, возникающие при ударе метеоритов в твердую поверхность. Эти обломки взаимодействовали с диском вокруг планеты и оседали на нём, не возвращаясь на поверхность планеты.
– То есть диск помогал обломкам выйти на орбиту? – догадался Андрей.
– Да.
Вывести на орбиту обломок с одного удара очень трудно. Ракета легко выходит на орбиту вокруг планеты, потому что она постоянно корректирует свою траекторию с помощью реактивного двигателя. Так и обломок земной коры, получив вначале толчок от метеорита, а потом – коррекцию орбиты от частицы диска, охотно остается на орбите.
Пыль и обломки, выброшенные многочисленными метеоритными ударами, накапливались вокруг астероидов и образовывали диск, который потом превратился (благодаря аккреции) в аккуратные спутники-шарики на круговых орбитах. Так астероиды рождали свои луны.
Эта же модель оказалась применима для образования Луны из Земли. Конечно, здесь удары сильнее, и в космос выбрасывалась не камушки, а целые горы, но принцип аналогичный: Луна возникла не из-за одного удара огромной планеты, а благодаря множеству ударов более компактных астероидов, которые в сотни и тысячи раз меньше гипотетической Теи.
Судя по расчетам крымских учёных, в момент образования Луна располагалась гораздо ближе к Земле и лишь потом, из-за воздействия огромных приливных горбов, отодвинулась от нее. Возможно, дальше Луны существовали более мелкие спутники. Например, у Плутона за Хароном расположены четыре спутника…
– И что произошло с этими мелкими спутниками Земли? Почему мы их не видим? – поинтересовался Андрей.
– Отодвигаясь от Земли, Луна должна была их съесть… – пожала плечами Никки. – Думаю, это было величественное зрелище – столкновение большого и маленького спутников Земли, породившее массу кратеров, обломков и пылевые вихри, которые вытянулись во временное кольцо вокруг нашей планеты.
– Вот как ты родилась, серебряная Луна! – протянула Галатея, глядя в окно на сияющую половинку лунного диска.
Уильям Оккам (1285–1347) – известный английский философ, францисканский монах из английской деревушки Оккам. «Бритва Оккама» – принцип, который предлагает объяснять максимальное количество явлений минимальным количеством теорий и не выдумывать маловероятные гипотезы. «Не следует умножать сущности сверх необходимого».
Джеймс Джинс (1877–1946) – знаменитый британский астрофизик. Выдвинул теорию происхождения планет из клока солнечной материи, вырванного проходящей мимо другой звездой.
Отто Юльевич Шмидт (1891–1956) – знаменитый советский географ и астроном. Разработал теорию происхождения планет из диска мелких частиц и астероидов.
Виктор Сергеевич Сафронов (1917–1999) – известный советский и российский астроном. Разработал детальную теорию происхождения планет Солнечной системы.