Месть планетам: О пользе бомбардировки

Откуда взялась вода в недрах Луны? Что создало огромную равнину северного полушария Марса, впадину, покрывающую до 40% его поверхности? И почему ось Земли отклонена от плоскости экватора Солнца заметно сильнее, чем у других планет? Все эти вопросы могут иметь один ответ: из-за тяжелой бомбардировки, которую пережила некогда молодая Солнечная система.

В ту далекую эпоху Солнечная система была куда менее спокойным местечком, нежели в наши дни. Тогда, по современным представлениям, ее населяли не планеты в полном смысле этого слова, а планетезимали, их предшественники. По мере того, как некоторые планетезимали вырастали в полноценные планеты и поглощали все большее количество вещества из окутывавшего юное Солнце газопылевого облака, у остальных оставалось все меньше шансов с ними сравняться. Молодые планеты начинали остывать, формировать ядра – когда планетезимали – «неудачники» нанесли им мстительный удар.

Сокрушительные столкновения меняли облик будущих планет, их орбитальные параметры и состав. Но, как это бывает и в нашей жизни, в конечном итоге вся ярость противника послужила лишь на руку ее жертвам: именно благодаря этому планеты (и некоторые их спутники) приобрели тот вид, который имеют сегодня. Именно планетезимали принесли на них дополнительное вещество.

А недавнее исследование, проведенное американскими учеными, позволило уточнить размер и структуру тех планетезималей, которые обрушились некогда на молодые планеты. По их данным, тела эти напоминали не конгломераты слипшихся сгустков материи, а скорее были цельными и весьма массивными объектами. Проведенное компьютерное моделирование показало, что самый крупный планетезималь, столкнувшийся с Землей, имел в поперечнике где-то 2,4-3 тыс. км, а с Марсом – 250-320 км.

Эти выводы, кстати, попутно разрешают еще одну научную проблему - могут послужить очередным доводом в пользу самой популярной сегодня гипотезы происхождения Луны – Теории гигантского столкновения. Напомним, что согласно ей, около 4,5 млрд. лет назад Земля столкнулась с внушительным небесным телом, в результате чего часть земного вещества была выброшена на орбиту и сформировала спутник. Этот удар прошел уже после последних этапов «дифференциации» на самой планете – после того, как более тяжелые элементы осели ближе к ее центру, а легкие – сместились к поверхности, что завершилось формированием ядра, мантии и коры.

Так вот, в результате этого процесса на поверхности Земли не должно было остаться заметных количеств сидерофильных элементов – т.е. имеющих сродство с тяжелым железом – включая железо, золото, кобальт, иридий, молибден, никель и так далее. По идее, все они должны быть заперты в ядре Земли (а говоря шире – и других планет Солнечной системы), и на Луну попасть также не могли. Однако наблюдения показывают, что и в выбросах земных вулканов, и в образцах, доставленных с Луны, и в составе метеоритов сидерофильных элементов, включая золото и иридий, обнаруживается на удивление много.

Этот момент до сих пор неразрешим в рамках Теории гигантского столкновения, однако если допустить активную планетезимальную бомбардировку, все эти элементы вполне могли быть доставлены на Землю, Луну, Марс и так далее именно «на борту» таких небесных тел. Если это справедливо, то примерно 0,5% массы земной коры составляет вещество погибших планетезималей. Для Марса и Луны эти цифры, соответственно, в 10 и 1200 раз меньше. Эти удары могли привести к отклонению и оси вращения Земли, и создать равнинную впадину на северном полушарии Марса, и доставить на Луну воду. Они были не столь часты, как падения метеоритов, но планетезимали намного крупнее их, и эффект даже одного удара мог быть просто огромным.

По мнению ученых, подтвердить гипотезу может анализ проб, собранных на марсианской поверхности. Лишенная активной «тектонической жизни», она, видимо, мало изменилась с той давней поры и наверняка сохранила геологические и минералогические следы давней бомбардировки. Такой способ заглянуть в прошлое нашей планеты общепринят, хотя чаще с этой целью используют следы, оставленные прошлым на поверхности нашего спутника. Читайте подробности в заметке «Луна как свидетель».

По пресс-релизу MIT