Ошибка Коперника. Загадка жизни во Вселенной - Калеб Шарф

Масса этих свежесозданных радиоактивных изотопов, которым от роду было всего-то миллион лет, наряду с другими, более мирными элементами вброшенная в нашу формирующуюся систему взрывной волной от сверхновой, составляет примерно 0,01 % нынешней массы Солнца. Казалось бы, немного, однако на самом деле это примерно в 33 раза больше массы Земли – и все это вещество было распылено среди материала, формировавшего протопланетный диск юной Солнечной системы. Вместе эти элементы могли обеспечить жидкое расплавленное ядро любому каменному телу, диаметр которого составляет больше 30 километров.

Прошло около трех миллионов лет, и жар от радиоизотопов рассеялся, а тела начали остывать и заново кристаллизоваться с поверхности к ядру, причем крупные тела планетных размеров остывали медленнее всего. Поэтому представляется, что все улики налицо: перед нами планета, основы геофизики которой заложены струйкой радиоактивных элементов, причем ее соседки-планеты зародились при тех же обстоятельствах. Удивительная ниточка, связывающая нас с прошлым!

Но что же сталось с нашей семейкой тлеющих звезд, с нестабильными сестрами Солнца, определившими нашу радиологическую историю? Что происходит с явлениями вроде Тройной туманности с течением миллионов, миллиардов лет? Прямые свидетельства того, что когда-то существовал целый выводок звезд, а рядом взорвалась сверхновая, давно исчезли. Разумеется, может статься, что за последовавшие миллионы и миллиарды лет звездные сестрички попросту разбрелись, уплыли по огромным орбитам, тянущимся через всю Галактику, разбежались в разные стороны под воздействием вездесущих гравитационных полей. Однако может быть и другое – наше «гнездышко» существует до сих пор в виде огромного скопления звезд, от которого мы попросту отстали.

Астрономы давно ищут этот звездный «потерянный Рай»[75] – звездные скопления в Галактике, химический состав и возраст звезд в которых напоминают Солнце. Это труднейшая задача. Нам сложно даже понять, какие звезды когда-то могли находиться в нашей области Галактики, поскольку измерять такие огромные расстояния и рассчитывать движение конкретных звезд мы можем лишь с ограниченной точностью, к тому же рассмотреть нужно колоссальное множество объектов.

Один из кандидатов – так называемый объект Мессье 67[76], скопление звезд и звездных остатков примерно в 2700 световых лет от нас. Скопление содержит более 100 звезд, поразительно похожих на наше Солнце. Правда, есть одно осложнение: проделанное недавно компьютерное моделирование[77] движения звезд в скоплении Мессье 67 позволило исследовать путь, который проделала бы Солнечная система, если бы отправной точкой – и местом ее рождения – было это скопление, и траектория оказалась сомнительной. Получилось, что для обеспечения гравитационного «трамплина», который вышвырнул бы нас на наше нынешнее место, потребовалось бы очень редкое относительное положение не менее двух-трех массивных звезд в Мессье 67. Причем по пути гравитационные приливы и отливы, скорее всего, разодрали бы нашу родную планетную систему в клочки.

Однако само по себе это заключение основано на допущении о том, какую конфигурацию имели тогда огромные спиральные «руки» Млечного Пути, состоящие из множества звездных объектов. А если они за миллиарды лет изменились сильнее, чем мы думаем, возможно, скопление Мессье 67 отпустило нас не так резко, и наше происхождение оттуда становится более вероятным.

Так что вопрос о том, где именно зародилась наша Солнечная система, пока открыт, однако радиоизотопные свидетельства и ход событий в других туманностях практически не оставляют сомнений, что мы так или иначе осиротели. Что возвращает нас к дальнейшему рассказу о том, что происходило в процессе формирования Солнечной системы.

Понадобилось всего несколько миллионов лет агломерации и столкновений, чтобы в огромном диске из газа и пыли вокруг прото-Солнца сформировалось множество крупных объектов. На периферии, где прохладнее, дальше тех мест, где в дальнейшем лягут орбиты пояса астероидов, замерзшая вода стабильна и создает дополнительный объем твердого материала, который в сочетании с камнем составляет гигантские ледяные ядра планет. Эти массивные сферы больше Земли в 10–15 раз, и их мощная гравитация всасывает окружающий газ, отчего возникает толстый покров атмосферы.

Как я уже упоминал, одно из этих тел – планета Юпитер, окутанная огромным одеялом материи. В основном это древние водород и гелий, которых набирается более чем в 300 раз больше массы Земли. Одного веса этого вещества достаточно, чтобы внутренность планеты подвергалась колоссальному давлению. Даже водород принимает непривычные нам формы – например, состояние жидкого металла[78]. Так что молодая планета-газовый гигант может испускать тепловую энергию, вырабатываемую подобным давлением, и без подогрева радиоизотопами. Даже сегодня, четыре с половиной миллиарда лет спустя, Юпитер все еще пышет первобытным жаром – и температура в его ядре по-прежнему близка к 30 000 °С.

Ближе к центру нарождающейся Солнечной системы – туда, где будут планеты от Меркурия до Марса и пояс астероидов – вращаются десятки и сотни каменистых тел, так называемые планетные зародыши, выжившие в естественном отборе столкновений и слияний планетезималей. Каждый из них обладает массой всего в несколько процентов земной, и каждый в последние несколько десятков лет вел довольно-таки бурную жизнь. Расти они больше особенно не будут, но спорадически станут сталкиваться и сплавляться, поскольку энергия мощных столкновений переплавляет и переформирует минералы, их составляющие. Со временем несколько из них вырвутся вперед и превратятся во внутренние планеты.

За пограничной орбитой Марса вращается множество зародышей, однако эта область неблагоприятна для создания планет. Гравитационные поля Юпитера и Сатурна покрывают эту зону таким образом, что мелкие объекты получают ускорение и их столкновения приводят не к созиданию, а к разрушению. Гравитация способна даже вытолкнуть астероиды на другие орбиты. Одни планетные зародыши летят к центру и так или иначе примыкают к внутренним планетам. Другие находят себе место во внешней части системы.

Рис. 7. Сравнительные размеры Земли и Юпитера.

Громовержец обладает массой в 317 раз больше земной и принадлежит к совершенно иному классу планет.

Хотя нам известны не все подробности, тем не менее мы знаем о многих важных событиях, которые происходят в следующие несколько десятков миллионов лет эволюции системы: у планет наблюдается так называемая орбитальная миграция – вскоре мы еще вернемся к этому феномену, поскольку без него невозможно разобраться ни в древней истории, ни в отдаленном будущем, – а кроме того, они иногда сталкиваются с другими небесными телами. По всей вероятности, примерно 4,53 миллиарда лет назад и Земля тоже столкнулась с крупным планетным зародышем, что привело к образованию Луны. Более того, несколько позже наша планета оказалась под настоящим дождем астероидных ударов. В результате этой бомбардировки на юную поверхность планеты попало много драгоценной субстанции, которую мы называем водой, – Земля только-только успела остыть до такой степени, чтобы сохранить столь летучее вещество. А кроме того, Земля приобрела смесь самых разнообразных химических соединений, которая составила внешний покров планеты, причем эти соединения зачастую бывали еще и переработаны в верхних слоях расплавленного ядра Земли, но все равно сыграли важнейшую роль в запуске химических механизмов атмосферы, океанов и суши.

На других планетах все шло иначе. Венера, похоже, сохранила первичный внешний каменистый слой. В отличие от Земли, этот субстрат не был содран в результате столкновения с астероидом, которое породило Луну. Некоторые теории предполагают также, что Венера сформировалась при практически лобовом столкновении двух огромных планетных зародышей – это объяснило бы необычное вращение с востока на запад, при котором Венера совершает оборот вокруг своей оси медленнее, чем оборот вокруг Солнца.

Марс меньше по размерам – его масса составляет всего одну десятую массы современной Земли – и несколько иначе устроен. Пропорция летучих веществ в марсианских скалах оказалась больше. Однако и ему довелось пережить столкновения с огромными планетными зародышами. Именно это, вероятно, вызвало такую странную географию планеты – север и юг Марса разительно различаются: северная треть покрыта тонкой корой, и на ней раскинулись гладкие равнины, а почти на всем южном полушарии кора толще, и там господствуют скалистые плоскогорья.

Интересно, что в те далекие времена – 4 миллиарда лет назад – климат на Марсе и Венере, вероятно, был гораздо мягче и больше похож на земной[79]. Теперь, конечно, все совсем не так: Венера обзавелась толстой атмосферой, насыщенной углекислым газом, и давление на ее поверхности очень высоко, а в результате температура там превышает 430 градусов по Цельсию, а атмосфера Марса истончилась и высохла – и теперь в основном состоит из углекислого газа. Еле заметная прослойка воздуха обеспечивает давление всего в 0,6 % давления земной атмосферы, а диапазон температур составляет в зависимости от времени года и местоположения от –130 до +20 градусов по Цельсию. Однако мы надеемся, что именно на Марсе условия подходят для возникновения жизни: у нас есть явные доказательства, что когда-то по его поверхности текла вода, накапливаясь во впадинах, а минералогический и химический состав его почвы и атмосферы не так уж отличается от среды во многих местах на Земле.