Знание-сила, 2005 № 08 (938)

Тея и Гея

Недавно в российских новостях снова промелькнула сенсация: вдова режиссера Кубрика, когда-то снявшего "Космическую Одиссею", будто бы "призналась", что высадка американских космонавтов на Луну якобы была тоже срежиссирована и снята ее покойным мужем.

Этими утешительными банками россиян кормили лет сорок назад, и сегодня подобные сенсации по вкусу разве что дремучим провинциалам. Американские астронавты не только побывали на Луне, но и доставили с нее образцы лунных пород. Первым из "космогеологов" был Дэйвид Скотт, впоследствии близкий друг Алексея Леонова. Доставленный им с Луны кусок зеленого оливина позволил подтвердить гипотезу о земном происхождении нашего спутника. "По совести говоря, — недавно вспоминал он, — я не знал тогда, что осколок, который я подобрал у кратера Спур, будет иметь такое важное значение. Я подобрал его только потому, что он отличался от всего окружающего. Этому нас научили на геологических тренировках: видишь что-то необычное — подбери".

О том, что Луна не только спутник Земли, но и "плоть от плоти ее", ученые догадывались уже давно. Такую гипотезу выдвинули уже в 1975 году американские ученые Хартманн и Камерон. По их утверждению, молодая "прото- Земля" испытала столкновение с более легкой планеткой размером с Марс, и обломки обеих планет, образовавшиеся в результате такого столкновения, как раз и породили Луну. Эта гипотеза вызвала появление целого ряда компьютерных расчетов, позволивших влиять на возможные детали столкновения. Самый подробный такой расчет был опубликован в начале 2004 года американцем Канупом. Его модель показала, что столкновение произошло более 4 миллиардов лет назад, в то время, когда Земля набрала уже 95 процентов своей нынешней массы. Столкнувшееся с ней тело было планетой примерно в десять раз меньше. От удара она потеряла часть своей массы, которая рассеялась в пространстве в виде огромных обломков, а сама, описав еще один круг около Земли, снова столкнулась с ней. При этом ее железное ядро утонуло в глубинах Земли и соединилось там с земным ядром, а остатки мантии вместе с кусками мантии самой Земли взлетели на высоту около 20 тысяч километров и там постепенно соединились друг с другом, образовав Луну. По расчетам Канупа, около 80 процентов лунной массы принадлежит налетевшей на Землю планетке. Астрономы назвали ее Тея по аналогии с Геей, нашей Землей.

Что представляла собой Тея, откуда она взялась? Считается, что планеты Солнечной системы образовались из того же газопылевого облака, что и Солнце, только Солнце возникло в его центре, а каждая планета — в одном из концентрических колец этого облака, все дальше и дальше от центра. Считается также, что химический состав облака довольно резко менялся от кольца к кольцу, и потому состав планет оказался различным. Так, в земных скалах совсем иное соотношение изотопов кислорода, чем в метеоритах, попавших на Землю с Марса, или в астероидах, обращающихся между Марсом и Юпитером.

Поначалу ученые предполагали, что Тея пришла из астероидного пояса, потому что эти крупные обломки и сейчас то и дело проходят мимо Земли, порой в самой опасной близости. Почти достоверно известно, что один такой обломок столкнулся с Землей 65 миллионов лет назад, вызвав знаменитую гибель динозавров, а совсем недавно в Австралии обнаружен занесенный землей кратер, образовавшийся при падении еще более крупного астероида, который, как можно думать по оценке его возраста, был причиной еще более крупного катаклизма, произошедшего на нашей планете 250 миллионов лет назад, — так называемой Пермско-Триассовой катастрофы. Миллиарды лет назад такие столкновения должны были быть еще более частыми, потому что планеты в ходе своего образования еще не "подмели" весь материал первичного облака.

Но тут в нашу историю вступают лунные обломки, доставленные на Землю американскими космонавтами. Анализ этих лунных камней показал, что соотношение изотопов кислорода в них резко отличается от астероидного (и даже марсианского) и, напротив, почти идентично земному.

А это значит, что Тея образовалась где-то в том же месте первичного облака, что и сама Земля. Более того, уже упомянутые компьютерные расчеты столкновения Теи и Геи показали, что их относительная скорость была очень невелика. Это опять же говорит о том, что они находились на очень близких орбитах. И тогда возникает вопрос: как могли образоваться две планеты, одна массой почти с Землю, другая — почти с Марс, в одном и том же концентрическом кольце первичного облака? Материала здесь было ограниченное количество, и поэтому рост меньшего тела должен был приостановиться на самых ранних стадиях (так как большее тело притягивало к себе основную массу материала), а оставшись малым, оно должно было притянуться к прото-Земле и слиться с нею, далеко не достигнув даже марсианской массы. Разве что оно до поры до времени где-то "пряталось"?!

Именно это "безумное" предположение выдвинули в последнее время американский астроном Готт и его коллега математик Бельбруно. Их гипотеза опирается на давние (1772 года) расчеты знаменитого французского математика Лагранжа, который показал, что в пространстве между Солнцем и Землей имеется целых пять "точек", где притяжение этих двух тел уравновешивается (то, что их пять, а не одна, как может на первый взгляд показаться, объясняется движением обоих тел). Две из этих точек располагаются на земной орбите, в 60 градусах впереди и позади Земли. По мнению Готта и Бельбруно, Тея образовалась как раз в одной из этих точек, где она могла спокойно набирать массу, потому что в ее окрестностях притяжение Земли уравновешивалось притяжением Солнца. В результате она смогла вырасти почти до размеров Марса. Но к тому времени другие, более далекие от Солнца планеты выросли тоже, их гравитационное воздействие в районе земной орбиты изменилось, и это изменение нарушило устойчивость Теи и вытолкнуло ее из безопасной гавани в открытое космическое море.

Если верить компьютерному расчету Готта и Бельбруно, то почти к концу образования Земли устойчивость Теи была нарушена настолько, что она перешла с круговой на так называемую "подковообразную" орбиту, двигаясь по которой она то приближалась к Земле, то вновь удалялась от нее. пока наконец не набрала достаточную скорость, чтобы поравняться со своей массивной "сестрой по орбите". Они столкнулись по касательной с относительной скоростью порядка 40 тысяч километров в час (это "всего" 11 километров в секунду, довольно мало по космическим меркам), что в точности соответствует расчетам Канупа, а результатом этого столкновения было в точности то, что говорила теория Хартманна — Камерона. Поэтому есть определенные основания думать, что теперь все три составляющие загадки происхождения Луны составили единое убедительное целое.

Из гипотезы Гогта — Бельбруно следуют важные для астрономии выводы. Точки Лагранжа есть и на орбитах других планет. Там тоже могли образоваться свои Теи. И могли иметь место столкновения малых планеток с большими на той же орбите. Считается, что наша Луна сыграла важную роль в возникновении и развитии жизни на Земле. Луны, возникавшие в результате таких столкновений возле других планет, могли сыграть такую же благодетельную роль там. Иными словами, если эта гипотеза верна, она увеличивает шансы на появление жизни в космосе. Если верна...

Есть некий способ ее проверить. В 2002 году вблизи Земли (на расстоянии всего в каких-нибудь шести миллионах километров) был обнаружен небольшой стометровый астероид, движущийся по подковообразной орбите. Этот вид орбиты может указывать, что он тоже когда-то вырвался из точки Лагранжа на орбите Земли, а тогда он должен состоять из пород с тем же соотношением изотопов кислорода, что Земля и Луна. Всего и делов, что слетать на него и отщипнуть кусочек. Надо думать, что рано или поздно это будет сделано. Вот тогда мы и узнаем, Тея ли была повинна в образовании спутника Геи.

Татьяна Михайлова