Луна. История будущего - Оливер Мортон

Мало кто готов отказаться от теории гигантского столкновения из-за этой проблемы. При этом еще нет консенсуса по вопросу о том, как ее решить. Одни утверждают, что Тейя по составу очень схожа с Теллусом. Другие предпочитают делать Тейю больше или быстрее, тем самым сообщая системе больше энергии, в результате чего на орбиту вылетает больший фрагмент мантии Теллуса, который смешивается там с породами Тейи.

Когда теория гигантского столкновения только появилась, в своих моделях ученые старались не повышать энергию системы, потому что без оговорок это приводило к слишком быстрому вращению системы Земля — Луна. В последние годы были предложены механизмы, которые позволяют Солнцу приложить к системе Земля — Луна момент силы, достаточно быстро избавляя ее от излишнего момента импульса. Лежащие в основе этой теории расчеты пока нельзя считать неоспоримыми: вполне возможно, что теория идет по сравнительно легкому пути, очень кстати позволяя расширить диапазон столкновений. Тем не менее сегодня она дает возможность включить в повестку дня высокоэнергетические столкновения.

Больше энергии — значит, больше массы на орбите, больше тепла, более высокий момент импульса, раскручивающий тела, больше магмы и более расширенная и горячая атмосфера из испаренных пород вокруг Земли. Контраст между атмосферой и оставшейся на орбите массой мог в некотором роде привести к формированию движущегося по орбите тора из расплавленной и газообразной мантии, объем которой значительно превосходит объем полноценной планеты. Некоторые сторонники этой теории стали называть результат высокоэнергетического столкновения «синестией» (synestia), обозначая этим термином толстый, похожий на пончик диск с углублением в середине. Земля находилась в плотном центре углубления, а Луна сформировалась из пухлого края диска, состоявшего из хорошо перемешанных мантий обоих участников столкновения. Большая часть породы, не вошедшая в Луну, в итоге вернулась на Землю.

Открытым остается вопрос, может ли такой космический пончик сохранять свою форму достаточно долго, чтобы из него выделилась небольшая застывшая планета. Физика и химия момента, когда звездные сутки энергии сообщаются телу планетарных масштабов, неизбежно оказываются сложнее, чем под силу распознать ранним моделям. Тем не менее сегодня складывается впечатление, что попытки найти способ отправить больше вещества на орбиту и лучше его перемешать могут принести результат.

Сейчас размышлять об этих странностях гораздо проще, чем сразу после завершения программы «Аполлон», когда теория о прямом столкновении казалась весьма экстравагантной. Обнаружение тысяч планет за пределами Солнечной системы расширило представления ученых о сущности планет. Одни планеты так горячи, что их атмосфера постоянно расширена, а другие находятся так близко к своей звезде, что одна их сторона всегда едва ли не плавится. Одна звезда окружена поясом горячей породы, который некоторым кажется недолговечным побочным продуктом столкновения, сравнимого по силе со столкновением Тейи и Теллуса. Вселенная предлагает гораздо более богатый выбор планетных возможностей, чем бимодальное распределение небольших каменистых внутренних и газовых внешних тел, наблюдаемых сегодня возле Солнца.

* * *

Если принять, что Луна сформировалась в результате какого-то гигантского столкновения, можно ли назвать столкновение двух планет, приводящее к появлению крупного спутника, маловероятным? В некотором роде такие вопросы не имеют смысла.

Столкновение либо случилось, либо нет. Можно изучать свидетельства, строить модели, получать новые данные — но самого факта не изменить[45]. Однако, если подойти к вопросу с другой стороны, ответ на него может оказаться довольно значимым в контркоперниковском смысле.

На Земле есть жизнь — и жизнь разумная. У Земли также есть крупный спутник. Возможно ли, что эти факты связаны? Если да, то, раз появление крупного спутника маловероятно, маловероятно и существование планет с разумной жизнью. Земля может быть уникальной. Такие вопросы не дают астробиологам спать по ночам, частенько заставляя их засиживаться в барах.

В «Уникальной Земле» (2000) астроном Дональд Браунли и палеонтолог Питер Уорд выдвигают смелую и весомую гипотезу, что Земля уникальна, а следовательно, уникально и человечество. Хотя микробная жизнь может достаточно просто развиться на многих планетах, авторы книги утверждают, что эволюция сложной жизни на Земле зависела от целого ряда характеристик планеты и всей Солнечной системы. Они ссылаются и на Луну.

Идея о том, что Луна способствует жизни не только ночным освещением, была не нова. Одни считали, что в отсутствие Луны атмосфера Земли была бы удушающе плотной, как на Венере. Другие полагали, что лунные приливы — которые на заре существования Земли были гораздо сильнее, потому что Луна была гораздо ближе, — сыграли ключевую роль в зарождении жизни. Выплескивая морскую воду в приливные бассейны, откуда она затем испарялась, они обеспечили условия для накопления химических веществ, в которых нуждалась жизнь. Сейчас интерес к этой идее невелик, потому что в последнее время истоки жизни ищут в глубоководных гидротермальных источниках, на которые приливы влияния не оказывали. И все же теории менялись раньше и могут измениться снова: гипотезы приходят и уходят, как приливные волны.

Однако Браунли и Уорд выступают за другой лунный эффект — сглаживание колебаний Земли. Планеты не сидят на своих орбитах строго вертикально, а наклоняются вбок. В настоящее время ось вращения Земли расположена под углом 23,4° к вертикали по отношению к плоскости эклиптики. Она медленно выпрямляется, но чуть больше чем через 10 тысяч лет, когда угол сократится до 22,1°, начнет наклоняться снова. Ее наклон колеблется в пределах от 22,1° до 24,5° с периодом в 41 тысячу лет. Влияние этого отклонения на интенсивность земных сезонов входит в число факторов, которые определяют ритм ледниковых периодов, характеризующих четвертичный период.

На более или менее лишенном спутников Марсе наблюдаются более сильные и менее регулярные колебания. Иногда Марс сидит на своей орбите прямо, не имея заметных сезонов. Иногда он наклоняется на целых 60° — и в такой позиции его обитатели, если бы они вообще существовали, испытывали бы исключительно жаркие и холодные гиперсезоны, с полуночным Солнцем, видимым далеко в тропиках в середине лета.

В 1990-х Жак Ласкар, один из астрономов, открывших, какую роль хаос играет во внешне стабильной Солнечной системе, продемонстрировал, что разницу между легким покачиванием Земли и резкими колебаниями Марса можно объяснить присутствием Луны. Она постоянно притягивает экваториальный горб — появляющуюся в результате вращения неровность на сферическом теле планеты — и тем самым удерживает Землю в относительно вертикальном положении. Если убрать Луну, Земля станет колебаться сильнее Марса, а угол ее наклона будет достигать 85° — в такие моменты планета будет фактически лежать ничком. Если полюса будут указывать почти прямо на Солнце летом и почти прямо от него зимой, все температурные зоны планеты исчезнут.