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

Система Земля – Луна когда-то тоже была похожей безумной каруселью. Если бы мы могли встать где-нибудь на Земле и пустить часы назад с помощью машины времени, то пронаблюдали бы, как Луна приближается все ближе, становясь все больше. Она проходит через все свои фазы – первая четверть, полная луна, последняя четверть, новолуние, – все быстрее двигаясь по орбите. Дни становятся короче по мере того, как Земля возвращает свой момент импульса. Накатывающие на берег приливы поднимаются все выше, пока не дойдут до той точки, когда захлестнут побережье; древним континентам, должно быть, приходилось нелегко[299]. Дальше, так далеко назад, как мы только можем зайти, Луна окажется на том самом месте, где ее представлял Дарвин, – сразу за пределами зоны в три земных радиуса, внутри которой летящее по орбите тело уходит по спирали вниз, а не вверх.

Если двигаться еще дальше назад, мы доберемся до самого гигантского столкновения, так что давайте ненадолго остановимся и насладимся открывающимся видом. Луна, находящаяся на таком расстоянии, обращается с периодом в шесть часов, немного медленнее, чем Земля в те времена вращалась вокруг своей оси, что и стало причиной того, что наш спутник начал удаляться по спирали. С вашей точки на Земле Луна кажется едва-едва ползущей по небу (она находится на почти геостационарной орбите), хотя каждую ночь она несется относительно звездного фона.

Солнечные затмения в те времена случались регулярно. Месяц, период от одного полнолуния до другого, длился поначалу шесть часов, удлиняясь по мере расширения лунной орбиты; день становился дольше, поскольку вращение Земли вокруг своей оси замедлялось из-за приливного захвата. Во время этого раннего танца в обжимку резонансное взаимодействие Земли и Луны друг с другом и с Солнцем должно было влиять на плоскость лунной орбиты и могло поглощать момент импульса системы Земля – Луна[300].

Если в начале катархея вы, стоя на Земле, взглянули бы вверх, Луна была бы размером с вашу ладонь, такой большой, что на ней можно было разглядеть все геологические подробности, как это делает астронавт, смотря на планету с орбиты. Темные потрескавшиеся массы отливали красным из-за извержений вулканов и взрывов, их прошивали отверстия от столкновений, а отдельные плиты наезжали друг на друга, образуя полосы серых гор. Вокруг Луны имелась наклоненная на несколько градусов лента колец шириной в несколько диаметров, как кольца Сатурна, но состоящая из горных пород, а не изо льда. Под действием земного тяготения эти кольца должны были исчезнуть, но их пополняли обломки все новых столкновений, пока Луна не собрала наконец все вещество на своей орбите[301].

Еще до того, как Луна появилась, вокруг Земли обращался диск с массой, примерно вдвое превышающей лунную, – остатки гигантского столкновения. В те далекие времена присесть на поверхности Земли было негде: кора была расплавлена и томилась под силикатной атмосферой. А в этом диске назревали радикальные изменения: он стал гравитационно неустойчивым. Скорее всего, в его составе имелся значительный по размеру железный фрагмент, часть ядра Тейи, если придерживаться стандартной модели, или тело размером с Весту, возникшее в результате аккреции самых тяжелых металлических капель. Эта огромная глыба железа, которое в три раза плотнее горных пород, быстро улавливала вещество из диска и вскоре достигла тысячи километров в диаметре, а потом и двух, и трех тысяч. Ее присутствие должно было сильно поменять гравитационную обстановку в районе Земли. Вдобавок к быстрому сбору вещества она влияла на потенциальное поле, создавая возможность появления у Земли троянских спутников.

Возможно, вы сталкивались с аналогией, в которой воздействие гравитации на пространство-время сравнивают с углублением, которое любой предмет образует в натянутом листе эластичного пластика. Солнце – словно тяжелое ядро в центре такого листа, а планеты обращаются вокруг этого искривления пространства-времени, как монета, скатывающаяся вниз по огромной воронке вроде тех, которые устанавливают в аэропортах для сбора мелочи на благотворительные нужды. Гравитация – это градиент этого потенциального поля. В таком случае Юпитер становится чем-то вроде стального шара, который, обращаясь вокруг Солнца, создает собственное углубление. Теперь у нас есть два углубления, одно из которых обращается вокруг другого.

Далее предположим, что вы хотите следить за движением этих углублений и для простоты всегда помещаете Юпитер с правого края диаграммы. (Это не проблема, пока вы помните, что диаграмма вращается.) Вы можете записать для этой вращающейся системы все физические уравнения, если учтете фактор карусели, так называемые силы Кориолиса. Мяч (иначе говоря, планета), который вы бросите прямо в такой системе (то есть на карусели), не полетит по прямой, а начнет сворачивать. Сложив постоянно действующие силы тяготения и силы Кориолиса, в дополнение к двум большим углублениям в эластичном листе вы получите еще два поменьше – на 60° впереди и позади планеты. Они известны как троянские точки L4 и L5. В этой вращающейся системе отсчета есть и еще три точки равновесия, но они являются не углублениями, а скорее плато и перевалами: L1, L2 и L3 (все пять вместе называются точками Лагранжа).

В троянских точках скапливается вещество, хотя это может быть и временным явлением. У Юпитера мы обнаружили уже 7000 троянских астероидов. У Марса есть несколько штук, в основном в точке L5. У Нептуна их тоже несколько, в основном впереди планеты, в L4. У Земли имеется только один известный троянский астероид диаметром в несколько сотен метров. У Венеры он тоже один, причем находится на сильно петляющей «орбите-головастике», возможно нестабильной. Малое количество троянцев у Венеры и Земли свидетельствует… о чем-то.

Троянские точки могут обеспечивать малым телам определенную защиту. Астероиды и кометы, которые оказываются на орбите, отстоящей от Солнца примерно на 5 а.е., скорее всего, врежутся в Юпитер или будут выброшены из системы, если только не окажутся захваченными как троянцы и не поселятся в некоем бермудском треугольнике, ограниченном сильными динамическими потоками. Троянские астероиды Юпитера стали целью предстоящего полета американского космического аппарата «Люси». Главный научный вопрос этой экспедиции – являются ли эти астероиды первоначальными деталями, оставшимися от формирования Юпитера, или они были захвачены гораздо позже. В любом случае они представляют собой кладезь информации о том, как возникли наши планеты[302].