Книга Космос. От Солнца до границ неизвестного - Стивен Бэттерсби

В настоящее время превалирует гипотеза, согласно которой спустя примерно 50 миллионов лет после начала формирования Солнечной системы произошла катастрофа планетарного масштаба. Тогда Земля еще находилась в зачаточном состоянии. И эта прото-Земля врезалась в некую планету, размером с теперешний Марс, осколки же от столкновения двух небесных тел сгруппировались на орбите вокруг Земли, срослись в единое целое и образовали Луну.

Образцы лунного грунта, доставленные астронавтами, казалось, противоречили этой идее. Согласно гипотезе гигантского столкновения, лунные породы частично должны содержать материал, подброшенный другой протопланетой. Логично ожидать, что по своему составу они будут слегка отличаться от земных пород, в частности – содержать различные количества изотопов одного и того же элемента. Но ученые из Чикагского университета Цзюнь-Цзюнь Чжан с коллегами сказали в 2012 году свое веское слово: изотопы кислорода, хрома, калия и кремния в лунных породах неотличимы от земных.

Некоторые ученые высказались за пересмотр теории. Вим ван Вестренен, планетолог из Свободного Университета в Амстердаме, предположил, что Луна появилась в результате гигантского ядерного взрыва, произошедшего внутри Земли. Другие ученые не захотели полностью отказываться от теории гигантского столкновения, но слегка ее модифицировали: небольшое (по сравнению с ранней Землей) небесное тело глубоко врезалось в нашу протопланету, которая отличалась быстрым осевым вращением, и частично разрушило ее; шлейф выбитых земных пород потянулся следом по орбите и в конце концов сформировал Луну.

Образцы с «Аполлонов» приготовили для ученых еще один сюрприз. Оказалось, что самые большие ударные кратеры на Луне образовались примерно в одно и то же время: их возраст составляет от 3,8 до 4 миллиардов лет. Луна – а также, вероятно, Земля – подверглись сокрушительной атаке спустя полмиллиарда лет после того, как сформировалась Солнечная система. На задворках Солнечной системы должно было произойти какое-то крупное событие, вызвавшее эту атаку; возможно, сместилась орбита Нептуна или Урана, спровоцировав бурный поток комет, направленный к Солнцу. Любопытно, что этот эпизод в эволюции Солнечной системы (называемый лунным катаклизмом или последней метеоритной бомбардировкой) закончился в то время, когда на Земле появились первые признаки жизни. Не создало ли это условий, в которых могла зародиться жизнь?

Последняя метеоритная бомбардировка и теория образования Луны в результате гигантского столкновения – два важных предлога, которые заставили ученых радикально пересмотреть картину эволюции Солнечной системы. В «до-аполлоновскую» эпоху планетологи относились к системе небесных тел, вращающихся вокруг Солнца, как к шестеренкам часового механизма: они просто вращаются рядом друг с другом, не сталкиваясь и не мешая друг другу. Теперь же стало понятно, что в планетной семье могут происходить поистине драматические события: как будто кто-то перетасовывает планеты как карты, при этом они могут слипнуться или, наоборот, разлететься из колоды. Столкновений не избежала ни одна из внутренних планет, и на примере Луны это видно особенно хорошо.

Без образцов грунта, доставленных с Луны, было бы невозможно прийти к этим выводам. Хранят ли лунные камни еще не открытые секреты? Приборы для определения возраста минералов становятся все изощреннее, теперь они способны узнать возраст мельчайших вкраплений в скальных породах. Новые методы определения возраста пород заставили нас по-новому взглянуть на датировку основных вех в истории Луны. В основном Луна сформировалась примерно 4,5 миллиарда лет назад, на 20–30 миллионов лет раньше, чем считалось. Последние океаны жидкой магмы затвердели около 4,417 миллиарда лет назад.

Остаются вопросы, на которые лунные камни с «Аполлонов» никогда не смогут ответить. Что ожидает нас на невидимой стороне Луны? Сможем ли мы воссоздать детальную картину потоков лавы, ставших базальтовым дном лунных морей? Удастся ли нам заполучить образцы пород, залегающих глубоко под поверхностью? Поиск ответов на эти вопросы дает нам мощный стимул для новых полетов на Луну.

Красные реки

Перспектива найти на Марсе жизнь – будь то в прошлом, настоящем или в будущем – зиждется на наличии воды в жидком состоянии. Но возможность найти воду на Марсе исчезающе мала.

В теплые сезоны на поверхности Марса регулярно появляются косые линии и темные полосы. В течение марсианского года они удлиняются, а потом угасают. Потоки соленой воды – так считалось долгое время – стекают по стенкам кратеров и склонам холмов. Наличие солей в воде способно понизить точку замерзания воды, и теоретически даже на Марсе с его холодным климатом может существовать вода в жидком состоянии.

В 2015 году эта идея нашла подтверждение. С помощью спектрометра, установленного на станции Mars Reconnaissance Orbiter (Марсианский разведывательный спутник, MRO), орбитального аппарата НАСА, проанализировали отраженный солнечный свет. Это дало возможность определить состав минералов, лежащих на поверхности. Спектральные данные, полученные в четырех точках на поверхности, где регулярно наблюдаются характерные вытянутые структуры, выявили наличие гидратированных солей – скорее всего, хлорнокислого магния, хлорноватокислого магния и хлорнокислого натрия.

Если бы удалось подтвердить, что по поверхности Марса действительно текут реки соленой воды, это добавило бы НАСА решимости заняться более упорными поисками жизни на Красной планете. В пустыне Атакама – она относится к числу мест на Земле, наименее приспособленных для жизни – найдены колонии микробов, выживающих за счет влаги, созданной солями, поглощающими воду из атмосферы. Оптимисты полагают, что подобные микробы могут жить и на Марсе.

А что если загадочные темные струи вовсе не водяные? Ведь на Марсе очень трудно растопить лед или извлечь его из разреженной и сухой атмосферы. Структуры, которые хочется принять за воду, могут оказаться песчаными ручейками – они могут перемещаться по поверхности под действием солнечного света.

Фредерик Шмидт и его коллеги из Университета Париж-юг 11 считают, что мы имеем дело с песчаными лавинами – похожие структуры можно наблюдать на земных дюнах в ветреный день. На Марсе они появляются из-за бесконечной игры света и тени. Солнечный свет нагревает только верхние слои песка, а более глубокие слои остаются холодными. Из-за температурного градиента изменяется давление в крошечных пузырьках газа, окружающих крупинки песка, и газ смещается вверх. Это в свою очередь подталкивает и приводит в движение крупицы песка и почвы, заставляя их скользить вниз по марсианским склонам. Этот эффект должен быть наиболее ярко выражен в тех местах, которые в полдень находятся в тени, отбрасываемой крупными валунами или выступами обнаженных пород. Затем контраст между охлажденным песчаным верхом и все еще теплыми нижними слоями создаст второй температурный градиент, смещая газ и песок еще дальше.

В конце 2017 года провели дополнительный анализ изображений, полученных орбитальным аппаратом MRO. Анализ подтвердил: да, лавины, скорее всего, не водяные. Темные линии появляются только на достаточно крутых склонах, где сухие песчинки могут скатываться подобно тому, как это происходит на песчаных дюнах. По мнению Колина Дандаса, ведущего научного сотрудника Астрогеологического научного центра Геологической службы США (Флагстафф, штат Аризона), новые данные свидетельствуют о том, что ныне Марс – сухая, обезвоженная пустыня.