Книга Когда у Земли было две Луны. Планеты-каннибалы, ледяные гиганты, грязевые кометы и другие светила ночного неба - Эрик Асфог

Другой парадокс – проблема «теплого, влажного Марса» – может быть списан на хаотичность динамики планет. Спустя полмиллиарда лет после их формирования, когда светимость Солнца составляла только три четверти от сегодняшней, атмосферные и климатические условия на Марсе позволили появиться извилистым каналам, катастрофическим наводнениям и цепочкам кратерных озер. Однако в пересчете на квадратный метр Марс получает всего 43 % солнечной энергии Земли, и там должно было быть еще холоднее, когда Солнце выдавало всего три четверти нынешнего тепла. Согласно результатам климатического моделирования[263], теплый и влажный Марс должен был иметь атмосферу с давлением углекислого газа в два бара – только так у него был шанс на температуру у поверхности выше точки замерзания воды. Выполнив свою функцию парникового газа, гигатонны CO2 должны были бы исчезнуть безо всякого следа. Пропавший углерод был бы сразу заметен в стратиграфической летописи так же, как на Земле слои так называемой полосчатой железистой формации возрастом от 2 до 2,5 млрд лет свидетельствуют о внезапном росте содержания кислорода – что вполне достойно небольшого отступления.

Фотосинтез появился на Земле более 3 млрд лет назад, начав производить кислород – а конкретнее О2, свободный молекулярный кислород, присутствующий в атмосфере. Большая часть жизни на планете не была приспособлена к этому высокореактивному ядовитому газу, но все было в порядке, так как О2 удалялся так же быстро, как производился. Он окислял горные породы, делая их красными (вспомните ржавчину, FeO). Но примерно 2,4–2,7 млрд лет назад маты фотосинтезирующих цианобактерий словно с цепи сорвались. Они заполнили собой воду и сушу, вызвав кислородную катастрофу – событие, завершившее архей, начавшее протерозой и в конце концов приведшее к возникновению сложной жизни. На Марсе нам бы хотелось отыскать следы подобных крупных событий древности, и исчезновение практически всей атмосферы было бы одним из них.

Если у Марса имелись богатая углекислым газом атмосфера и большое количество воды на поверхности («теплый, влажный» сценарий), тогда СО2 растворялся бы в воде и выпадал в осадок в виде карбонатов. Если бы два бара углекислого газа пропали таким образом, весь Марс был бы покрыт многими метрами очень узнаваемых минералов – карбонатов. Но их нет. Хотя мы знаем некоторые их обнажения, по большей части это лишь следовые количества, которые можно объяснить и при нынешних климатических условиях. Еще одна гипотеза состоит в том, что СО2 был унесен солнечным ветром, поскольку у Марса слабое магнитное поле и низкая скорость убегания. Но, если поток солнечного ветра был таким мощным, чтобы сдуть с Марса два бара углекислого газа, вам не кажется, что не имеющая магнитного поля Венера тоже должна была потерять почти всю свою атмосферу, раз уж воздействие Солнца на нее в пять раз сильнее? Без четкого объяснения теплого и влажного древнего Марса, возможно, нам стоит поискать альтернативную гипотезу – что возвращает нас к планетному хаосу.

Марс существует в динамической тени планет-гигантов. В первоначальной модели Ниццы, где 3,9 млрд лет назад Юпитер и Сатурн мигрировали через точку орбитального резонанса 2:1, землеподобные планеты, особенно Марс, остались на возмущенных орбитах. Это считалось недостатком модели, что привело к появлению описанного выше сценария «прыгающих Юпитеров». Но, с другой стороны, сильно возмущенная орбита Марса может быть прекрасным объяснением для свидетельств наличия там в прошлом потоков жидкой воды даже в отсутствие массивной атмосферы – при том условии, что в итоге планета сместилась на свою нынешнюю, менее возмущенную орбиту.

Сегодня эксцентриситет орбиты Марса равняется 0,1; другими словами, в перигелии он приближается к Солнцу на 1,4 а.е., а в афелии отдаляется на 1,7 а.е. В перигелии планета получает на 45 % больше тепла, чем в афелии, что вносит вклад в сложный сезонный цикл. Что, если в прошлом Марс имел значительно больший эксцентриситет, например, 0,3? Тогда бы он ходил от 1,1 а.е., где в течение примерно шести месяцев получал почти столько же тепла, как Земля, до 1,9 а.е. во время долгой, чрезвычайно холодной зимы, длящейся около 15 месяцев. Это чередование замерзания и оттаивания запустило бы мощные гидрологические процессы, которые растопили бы вечную мерзлоту и ледяные шапки, вызвав катастрофические затопления северных низин. Так бы продолжалось до тех пор, пока не кончился весь этот карнавал.

Сумасшедшая идея? Возможно, ведь нам нужно еще объяснить, как Марс снова стал «нормальной» планетой с эксцентриситетом 0,1. Но эта гипотеза ничем не безумнее предположения об атмосфере с давлением в два бара, исчезнувшей безо всякого следа. И такой Марс все же двигался бы немного менее странно, чем его аналог, создавший Луну согласно стандартной модели гигантского столкновения, – так что судите сами, повезло ли Марсу и не повезло ли Тейе.

* * *

На сегодняшний день орбиты основных планет стабильны во временном масштабе миллиардов лет. За последние 2 или 3 млрд происходили только относительно небольшие столкновения – например, то, из-за которого вымерли динозавры. Астероиды километрового диаметра ударяют Землю примерно раз в миллион лет, формируя импактные кратеры и океанские впадины. Иногда астероид или комета распадаются во внутренней Солнечной системе, вызывая череду мелких столкновений. Стометровые околоземные объекты врезаются в нашу планету каждые плюс-минус 30 000 лет. Большинство из них оставляют ямы диаметром в несколько километров на океанском дне, а остальные лежат никем не обнаруженные в джунглях или под осадочными породами.

По совершенно понятным причинам нам интересно, где и как возникнет следующий геологически значимый кратер, но на этот вопрос, к сожалению, существует только статистический ответ, потому что на отрезках времени более 300 лет положение любого объекта, регулярно проходящего близко от Земли и Луны, является хаотическим, а в обозримом будущем никаких событий не предвидится. Только вдумайтесь: вероятность того, что любой из известных астероидов врежется в Землю, меньше, чем вероятность того, что какой-либо случайный астероид того же размера поразит нас до этого[264]. Это примерно все, что мы можем сказать.