Глава 5
Щебень и гигантские столкновения

Часто приходится слышать, что обращающиеся вокруг Солнца астероиды, а также являющиеся их фрагментами метеориты – это остатки вещества, из которого формировались планеты. Это заблуждение. Если планету уподобить уже законченному дому, а Солнечную систему – строящемуся кварталу, тогда первичное вещество – это доставленные на стройплощадку палеты с досками, листами гипсокартона и кровельным железом, связки арматуры, ящики с гвоздями и шурупами, а также мешки цемента. Астероиды же больше напоминают строительный мусор, который остался на соседнем пустыре после окончания застройки квартала. Конечно, вы найдете там какие-то исходные материалы, но по большей части вам будут попадаться распиленные и запачканные краской доски, рваные мешки, куски кровли, остатки гипсокартона, обломки сломанных палет и клубки проводки. Изучать астероиды и метеориты – это словно в полной темноте просеивать содержимое мусорных контейнеров, пытаясь понять, как был построен ваш дом.

Астероиды представляют собой таинственную часть Солнечной системы. Если бы первичный протопланетный диск равномерно, без пробела, продолжался за пределами области землеподобных планет, тогда между Землей и Юпитером следовало бы ожидать существования в несколько раз превосходящего по массе Землю небесного тела. Вместо этого на расстоянии 1,5 а.е. от Солнца у нас имеется Марс, за ним – Главный пояс астероидов, а за ним – Юпитер. Этот резкий переход от сходящей на нет области землеподобных планет к внешней Солнечной системе пока необъясним, и именно это в первую очередь заставляет Японское космическое агентство планировать посадку космического аппарата «Марс Мунз Эксплорер» (Mars Moons Explorer, MMX) на Фобосе и доставку на Землю проб его грунта.

Смотреть на Солнце с Юпитера – это словно стоять на краю обрыва или выплыть в море из-за океанского рифа. Перед тобой почти ничего нет – немного астероидов на отметках 2,4–3,5 а.е. общей массой всего в несколько процентов от массы Луны, а потом Марс. Кроме того, в химическом составе горных пород Солнечной системы также существует явный разрыв: геохимик Пол Уоррен из Калифорнийского университета в Лос-Анджелесе доказал, что углистые хондриты возникли относительно поздно и прилетают из внешней Солнечной системы, из чего некоторые делают вывод, что Юпитер сформировался вокруг каменистого ядра и предопределил это грандиозное разделение по составу.

В любом случае наша Солнечная система, кажется, является аномалией, и эти пробелы, физический и химический, могут помочь понять, что же произошло. Большинство планетных систем, которые мы открыли около других звезд, упакованы куда плотнее: планеты размером с Юпитер обращаются там на расстоянии сильно меньше 1 а.е. от светила. Конечно, в большой мере это систематическая ошибка отбора, потому что массивные планеты, расположенные близко к звезде, обнаружить намного проще. Тем не менее, если рассматривать тысячи уже открытых планет, делая поправку на эту систематическую ошибку, создается впечатление, что у большинства планетных систем имеются внутренние планеты-гиганты в сотни раз массивнее Земли. Это так называемые «горячие Юпитеры», коллекция странных чудищ с орбитальными периодами в несколько дней. Только небольшая доля планетных систем имеет внешние планеты-гиганты, сопоставимые с Юпитером или Сатурном.

Большинство уже открытых нами планет – это «суперземли» и «мини-нептуны», превышающие по массе Землю в три – десять раз. Необычно, что в нашей Солнечной системе планет такого размера нет; нам приходится судить о том, что они собой представляют, только по теоретическим выкладкам и очень ограниченным экспериментальным данным. Хотя некоторые из них, кажется, находятся в зоне обитаемости, многие с поправкой на яркость своих звезд расположены к ним гораздо ближе, чем Меркурий (0,4 а.е.). Что же до планет земной массы, обращающихся примерно на расстоянии 1 а.е. от похожих на Солнце звезд – планет Златовласки, – то это огромное белое пятно на наших диаграммах. Единственные известные нам примеры – это Земля и Венера.

Что-то сделало нашу систему именно такой: событие или период, свидетельством которого, возможно, является этот пробел между Землей и Юпитером. Есть Марс, который в десятки раз меньше, чем мы могли бы ожидать, и есть астероиды, которых теперь по крайней мере в тысячу раз меньше, чем когда-то. Образцы астероидов Главного пояса мы получаем совершенно бесплатно, когда они входят в околоземное пространство. Резонансное воздействие Юпитера или Сатурна изменяет их орбиты, а возникающий из-за теплового излучения эффект Ярковского заставляет мелкие астероиды менять свою орбиту, подталкивая их, пока они не окажутся в околоземном пространстве. Родственный ЯОРП-эффект (эффект Ярковского – О'Кифа – Радзиевского – Пэддэка), также связанный с нагревом, может заставить астероиды диаметром менее километра крутиться все быстрее и быстрее, как вертушки на палочке; если этому вращению ничто не препятствует, такая вертушка может разделиться на две, выбросив спутник – это похоже на то, что представлял себе Дарвин, но в 10 000 раз меньшем масштабе. И конечно, по астероидам выбивают барабанную дробь более мелкие астероиды, порождая при этом еще более мелкие, так что в конце концов остаются только совсем уж бросовые обломки, которые называют метеоритами.

На этой гравюре по дереву показан легендарный метеорный поток Леониды 1833 г. – проход Земли через хвост кометы Темпеля – Туттля. Это зрелище тогда напугало всех, но не причинило никакого ущерба и не привело к падению метеоритов. Реальная картина напоминала вид через лобовое стекло автомобиля, движущегося сквозь снежную пургу.

Современный взгляд на космохимию метеоритов состоит в том, что они по большей части представляют собой образцы астероидов Главного пояса или то, что от них осталось. Но до начала XIX в. метеориты относили к атмосферным явлениям (древнегреческое слово Μετεώρος означает «из воздуха»). На протяжении истории (и предыстории) человечества их почитали как священные объекты, а из железных метеоритов по всему миру делали ножи и топоры. Одной из первых научных идей о происхождении метеоритов была гипотеза, что они извергаются из вулканов и пролетают сотни или даже тысячи километров, пока не падают вниз. В 1864 г. примитивный черный камень взорвался высоко над городом Оргей в Пиренеях. Пока остатки этого мягкого объекта не исчезли в почве и растительности, став частью грунта, в этом районе находили куски весом до 14 кг. Оргей стал первым метеоритом, который привлек внимание научной общественности. Частично это произошло из-за того, что аналитическая химия была к этому готова, но сыграло свою роль и то, что свежие фрагменты были такими странными и пахли как торф, как органическое вещество. Откуда же все это взялось?

Британский минералог Генри Сорби в 1877 г. утверждал, что хондры – это «капли огненного дождя», который изливается из Солнца в виде протуберанцев. Это хорошо сочеталось с популярной в то время идеей Кельвина, что Солнце представляет собой «раскаленную жидкость, теряющую теперь тепло». По другой версии метеориты прилетают с Луны, из лунных кратеров, считавшихся вулканами. На протяжении следующих ста лет негромко шел спор между теми, кто считал метеориты земным явлением, и теми, кто видел в них камни из космоса. Среди вторых тоже не было согласия: прилетают ли метеориты с Солнца, с Луны (и тогда имеют ли они имеют вулканическое или ударное происхождение) или еще откуда-то – каким бы странным ни казался тогда последний вариант.

Вскоре после падения метеорита в Оргее итальянский ученый Джованни Скиапарелли (который позже гораздо больше прославился как картограф Марса, введший заворожившее Лоуэлла понятие canali) установил первую четкую динамическую связь между кометами и метеорами. Он доказал, что метеорный поток Персеиды – изумительное шоу, которое случается каждый август, – совпадает с пересечением Землей эксцентрической орбиты кометы 109P/Свифта – Туттля. Кометы, объявил Скиапарелли, распадаются на части и становятся источниками падающих звезд (и он был прав: мы проходим сквозь облако их фрагментов, как машина сквозь рой насекомых, некоторые из которых разбиваются о лобовое стекло). Означает ли это, что кометы являются родоначальниками метеоритов? Если это так, то почему метеориты не падают с неба во время метеорных потоков? Во всем этом по-прежнему оставалось много неясного.

Открыв запечатанный контейнер с фрагментами метеорита Оргей, человек чувствует слабый запах, который лично мне напоминает о раскрошенном яичном желтке и скипидаре. Раздавите такой фрагмент в ступке, и вы ощутите его зернистую, крошащуюся структуру, словно у засохшей глины. Примитивные метеориты вроде метеорита Оргей относительно широко распространены и называются углистыми хондритами. Те из них, которые особенно богаты летучими компонентами (то есть такими соединениями, как вода и углеводороды), очень редки и должны собираться вскоре после падения. Это не означает, что они редки в космосе. Многие околоземные объекты могут напоминать по составу метеорит Оргей, а астероид Бенну – цель американского космического аппарата «Озирис-Рекс» – может оказатьcя даже еще более древним. Но на Земле такие метеориты попадаются редко, потому что из-за своей хрупкости они взрываются высоко в атмосфере. Для того чтобы изучать самые древние материалы, нам придется самим доставлять такие образцы.

Коллаж фотографий трех околоземных астероидов, каждый из которых является целью своей программы сбора и возвращения образцов. Итокава, самый маленький астероид длиной всего 350 м, был объектом исследований экспедиции Японского агентства аэрокосмических исследований (JAXA) «Хаябуса-1», которая завершилась (с грехом пополам) в 2010 г. Следующий по размеру – Бенну, диаметром 500 м, самый темный из трех, обладающий по-настоящему таинственной и сложной поверхностью. Возможно, он древнее любого метеорита, который когда-либо падал на Землю. (Сейчас мы выбираем на Бенну подходящее место для забора образцов.) Самый крупный – это Рюгу, куда JAXA отправило оснащенный спускаемыми аппаратами зонд «Хаябуса-2», который также доставит на Землю образцы грунта.

Самый крупный углистый хондрит из обнаруженных взорвался над штатом Чиуауа в Северной Мексике в феврале 1969 г., всего за несколько месяцев до того, как люди совершили посадку на Луну. Десятки тонн фрагментов разлетелись по территории площадью 400 км² около деревни Альенде. Предприимчивые космохимики из американских лабораторий немедленно выехали на место и собрали их в большом количестве. Многие специалисты тогда считали, что углистые хондриты могут происходить с Луны. Отчасти эта точка зрения была связана с тем, что объемная плотность Луны, известная с 1870-х гг., составляет примерно 3,3 г/см³ и сравнима с объемной плотностью этих метеоритов. Пока лунный модуль «Аполлона-11» не совершил посадку и не доказал обратного, многие известные ученые придерживались мнения, что темные моря Луны покрыты углеродсодержащей пудрой. Высказывались вполне обоснованные опасения, что астронавты утонут в этой пыли. Благодаря ультрасовременному оборудованию, разработанному для анализа образцов, доставленных «Аполлоном», метеорит Альенде стал самым изученным камнем на Земле.

Как нарочно, еще один крупный углистый хондрит упал в Мурчисоне, в Австралии, через несколько месяцев после того, как «Аполлон-11» вернулся с контейнерами пород вулканического происхождения. К восторгу космохимиков, Мурчисонский метеорит оказался более богат сложными органическими молекулами, чем метеорит Альенде. Он был намного интереснее лунных камней с точки зрения того, чему тогда только предстояло стать астробиологией. Было собрано около 100 кг его фрагментов, что позволило провести всесторонний химический анализ его состава и сделало его настоящим эталоном первичного вещества. Главным откровением при изучении Мурчисона стало открытие в его составе десятков аминокислот.

Аминокислоты – это простейшие строительные блоки белков и, таким образом, тесно связаны с появлением органической жизни. По их спектрам поглощения аминокислоты также были обнаружены в пылевых хвостах комет. Мурчисон не просто под завязку набит аминокислотами – более двух третей этих молекул являются «левосторонними», то есть имеют хиральность, как у вашей левой руки. Направьте большой палец левой руки на себя, и остальные пальцы свернутся по часовой стрелке – это и есть левосторонняя хиральность, обратная правосторонней. Другим примером хиральности может служить резьба на левой и правой велосипедных педалях, которые выполняют одну и ту же функцию, но не взаимозаменяемы.

До сих пор нам не попадались марсианские метеориты, которые имеют структуру осадочной породы, но мы знаем, что они есть. На этой фотографии хребта Веры Рубин видны те самые горные породы, образцы которых мы хотели бы получить. Названный в честь американской ученой-астрофизика, которая нашла доказательства существования темной материи, хребет был сфотографирован инструментом ChemCam американского марсохода «Кьюриосити». Пласты осадочных пород разбиты продольными и поперечными трещинами, вдоль которых видны минеральные скопления, отложенные когда-то в результате циркуляции подземных флюидов. Показанная тут передняя часть хребта имеет ширину около 5 м.

У каждого живого организма на Земле левосторонняя хиральность зафиксирована в геноме. Если бы жизнь возникла с правосторонней хиральностью, с точки зрения функциональности мы ничем бы не отличались, но мы не можем использовать молекулы с противоположной ориентацией; правосторонние жиры и белки не приносят нам никакой пользы. Помимо аминокислот, в самых древних углистых метеоритах находят и множество других органических соединений: алифатические и ароматические углеводороды, фуллерены, карбоновые и оксикарбоновые кислоты, пурины и пиримидины, спирты, сульфоновые и фосфоновые кислоты. Все это заставляет вспомнить этикетку на банке с биологически активными добавками. (Хотя я никому не советую питаться метеоритами, я знаю по крайней мере одного смелого повара, который в малых количествах использует их в готовке.)

Является ли такое совпадение хиральности случайностью или тут есть причинно-следственная связь? Не унаследовали ли мы левосторонность наших аминокислот от комет и астероидов? Если это действительно так, их можно назвать «су-шефами», работавшими на пронизанной излучением космической кухне над приготовлением бульонов, в которых и зародилась жизнь. И в таком случае аналогичные фундаментальные предпосылки для возникновения органической жизни имеются по всей Вселенной!

Когда астероиды или кометы проходят около планеты, она оказывает значительное влияние на их орбиты. (Аналогичным образом, поскольку каждому действию соответствует равное противодействие, такая встреча всегда немного меняет орбиту планеты, что является причиной миграции планет-гигантов.) В конце концов подобные взаимодействия придают орбитам малых тел случайный характер, увеличивая их эксцентриситет и наклонение. Эти тела будут рассеиваться до тех пор, пока одно из них не ударит в Землю – и тут все мы умрем. Если не вдаваться в подробности, именно такую опасность таит в себе планетный хаос. Его самое раннее описание можно найти во втором издании «Оптики» Исаака Ньютона (1706):

Почему же ни одна из них до сих пор по нам не ударила? «Ибо тот, кто создал их, расположил их в порядке». Другими словами, Бог постоянно вмешивается, заглядывая вперед и предотвращая столкновения. В 1715 г. Готфрид Лейбниц иронизировал в своем письме Сэмюелу Кларку (последователю Ньютона, которого Лейбниц пытался убедить в своей правоте), что в философии Ньютона «машина Бога […] так несовершенна, что от времени до времени посредством чрезвычайного вмешательства он должен чистить ее и даже исправлять, как часовщик свою работу». То есть Бог – это мастер, создавший небесные часы, но он же и ремонтирует свой механизм, и притом плоховато с этим справляется.

Хаос делает орбиты малых тел непредсказуемыми за время порядка десятилетий или столетий. Когда тела эти попадают под действие притяжения Земли, неправильности «способны нарастать за время преобразования системы». Мысли Ньютона примечательны тем, что в них принимается не только неизбежность хаоса, но и «действие выбора» в передвижении небесных тел к лучшему местоположению. Сегодня такое действие выбора скорее находится в наших руках, чем в руках Господа (хотя и этого нельзя исключать), и когда-нибудь – возможно, через сотни лет – мировые космические агентства снарядят экспедицию, чтобы отклонить околоземный астероид, чья траектория пересекается с траекторией нашей планеты. Но прежде чем мы научимся что-то делать с такими астероидами, мы должны понять их физические свойства.

Околоземные объекты являются пришельцами из различных частей Солнечной системы, оказавшимися поблизости, и потому представляют собой важные и вполне реалистичные цели для научных экспедиций. Но они также несут в себе угрозу столкновения, которое в ближайшие несколько тысяч лет с существенной вероятностью приведет к глобальным последствиям. К тому моменту, когда мы сможем менять орбиты угрожающих нам комет и астероидов, мы, возможно, уподобимся богам и научимся создавать небесные заправочные станции, водохранилища, шахты для добычи железа и платины, а также платформы для удобной колонизации космоса. Мы сможем перейти от починки часов к улучшению их работы: сдвигать опасные астероиды на лучшие орбиты, отсылать те из них, где имеется много ресурсов, на орбиту вокруг Луны (делая их спутниками нашего спутника) и приспособить парочку, чтобы они постоянно перемещались между Землей и Марсом, используя их реголит как радиационную защиту при межпланетных поездках, которые продлятся год или более.

К удивлению многих, когда в 1990-е гг. мы впервые подробно рассмотрели астероиды, ни один из них не выглядел просто как нагромождение камней. Если бы Роберт Гук когда-нибудь увидел один из них вблизи, он бы отметил, как в случае с Луной, что это тело демонстрирует «тот же принцип тяготения, что и на Земле», – принцип, который удерживает камни вместе и создает бассейны пыли или гравия, а также слои сцементированных обломочных пород. Гравитация у астероидов слаба – ее едва хватает для того, чтобы стать причиной появления геологических структур, похожих на каньоны, столовые горы и дюны, ударных кратеров с массивными краями и огромных валунов с разбросанными вокруг них осколками.

Трехмерная модель астероида 1999 KW4, первой двойной астероидной системы, о которой мы получили четкие данные. Модель создана американским астрономом Стивеном Остро и его коллегами на основе данных радиолокации высокого разрешения, полученных с помощью радиотелескопа обсерватории Аресибо в Пуэрто-Рико. Основное тело Альфа и его спутник Бета показаны в масштабе. Альфа вращается с периодом 2,8 часа, а Бета находится в состоянии приливного захвата. Экваториальный хребет и даже сама Бета, возможно, появились в результате имевшего место в прошлом еще более быстрого вращения Альфы.

Ландшафты астероидов кажутся плодом бурного воображения, а их камни балансируют, как в мультфильмах, на неправдоподобно крутых основаниях. Большинство этих тел вращаются гораздо быстрее Земли, и некоторым из-за этого постоянно грозит катастрофическое разрушение. Многие из них по форме напоминают волчок с экваториальными хребтами, где «низины» (то есть места, в которые будет скатываться мяч) являются вершинами, если иметь в виду расстояние от центра. У некоторых маленьких астероидов при учете центробежного ускорения сила тяжести на экваторе близка к нулю. (Притяжение все равно есть, но вы практически летите по орбите.) Все это безумие делает посадку на астероид – которая кажется простым, тихим занятием, чем-то вроде стыковки с космической станцией – делом потенциально сложным и даже головоломным.

В первый раз люди создали искусственную гравитацию в космосе в 1966 г., когда астронавты с «Джемини-11» соединили 30-метровым тросом свой корабль и аппарат, ранее выведенный на низкую околоземную орбиту для отработки стыковки. Так они готовились к полетам по программе «Аполлон». Используя рулевой двигатель, астронавты осторожно раскрутили всю связку до скорости примерно одного оборота в шесть минут, и этого оказалось достаточно, чтобы создать центробежную силу, равную силе тяжести на астероиде диаметром в 10 км. Это болеро было слишком медленным, чтобы тяготение ощутил кто-то из астронавтов, но они заметили, как фотокамера начала скользить вдоль одной из приборных досок. (В действительности она стремилась сохранить свой импульс, пока космический аппарат тянуло на тросе в другую сторону.)

Теперь представьте, что во время этого медленного вращения астронавты открыли внутри своего корабля пакет с кофейными зернами. Вначале им показалось бы, что зерна просто парят в невесомости. Но, если набраться терпения, зерна опустятся «вниз» так, как это было бы, если бы аппарат находился в состоянии покоя на маленьком астероиде. Эти движения медленнее, чем у минутной стрелки часов, и потому трудноуловимы: кофейные зерна, возможно, опустятся только после того, как астронавты поспят пару часов. Тому, кто попал на астероид, пригодится простой совет: не делайте что-либо слишком быстро. Попытавшись выкопать яму, вы, вероятно, вызовете оползень или создадите пылевую атмосферу, которая будет оседать еще несколько дней. Астероид похож на дно тихого прозрачного озера, где так легко поднять муть.

Это не Луна. Это кратер Седан и другие кратеры на ядерном полигоне в штате Невада. Если атомную бомбу (в данном случае мощностью 104 килотонны) поместить на определенную глубину под землю (в данном случае на 194 м), при ее взрыве образуется кратер, механизм формирования и геологические особенности которого очень похожи на результат столкновения небесных тел с эквивалентной кинетической энергией.

Со своей темной и неуловимой геологией астероиды целиком и полностью соответствуют пассивному, мягкому началу «инь», но при ударе о планету они могут стать причиной самых резких геологических изменений из всех возможных. Последний крупный воздушный взрыв небесного объекта наблюдался над российским городом Челябинском в 2015 г., когда 20-метровый каменный метеорит разлетелся в небе, выделив энергию, сопоставимую с 30 бомбардировками Хиросимы. Ученым удалось собрать довольно крупные фрагменты. Самый большой научно задокументированный метеор был зафиксирован столетие назад, в 1908 г., когда астероид диаметром 30–50 м взорвался на высоте от 5 до 10 км над рекой Подкаменная Тунгуска в труднодоступном районе Сибири. Эпицентр взрыва никто не обследовал еще почти 20 лет из-за разразившейся Первой мировой войны и прочих бурных событий; первая экспедиция 1927 г. обнаружила более 2000 км² поваленного леса, где уже подрастали новые деревья, собрала образцы грунта и записала устные свидетельства нескольких очевидцев. Но никто так и не нашел каких-либо фрагментов метеорита или не вызывающих сомнений химических следов. Это привело к возникновению альтернативных версий, таких как (конечно же!) взорвавшаяся летающая тарелка или маленькая черная дыра.

Более мелкие метеориты падают чаще. Возможно, вы ужаснетесь, узнав, что Земля каждые несколько недель подвергается удару метрового метеороида, мощность взрыва которого равна одной килотонне. (Мощность взрыва в Хиросиме составляла 15 килотонн.) Отслеживание взрывов метеороидов – мелких околоземных объектов – в реальном времени стало доступным астрономам в середине 1990-х гг., когда министерство обороны США озаботилось тем, что с их сверхчувствительными детекторами, установленными на спутниках-шпионах, что-то не так. Они постоянно фиксировали нечто, выглядящее как взрывы бомб, в случайных точках планеты. Это были вспышки метеороидов, и ученые постепенно получили более широкий доступ к этой сокровищнице данных: благодаря слежению из космоса и с поверхности Земли мы теперь знаем и размер околоземных объектов, и их состав, и высоту взрывов.

Столкновение с небольшим астероидом не так уж отличается от испытания ядерного оружия, и это привело к возникновению еще одного общего интереса у профессионалов холодной войны и астрономов – интереса к физике таких явлений. Некоторые из лучших компьютерных программ для имитации ударов астероидов, как и самые быстрые компьютеры для таких расчетов, можно найти в научных лабораториях, занятых проблемами ядерной обороны, сотрудники которых очень ценят возможность сверить свои модели с реальностью. Также эти лаборатории проявляют все возрастающий интерес к тому, как можно разрушить или отклонить астероид или комету, если когда-нибудь выяснится, что они вот-вот столкнутся с Землей. Один из подходов к этой проблеме – взорвать ядерную боеголовку на расстоянии примерно в один диаметр от астероида так, чтобы рентгеновское излучение разогрело и испарило горные породы с одного его бока. Это создаст импульс, который подтолкнет астероид в противоположном направлении.

Если эта связь между астрономией и ядерным арсеналом кажется вам странной, вспомните, что к созданию законов движения Галилея подтолкнул расчет траектории летящего ядра, а не орбиты Луны. Первые телескопы чаще задействовались в морских сражениях, а не для того, чтобы смотреть на маленькие яркие точки возле Юпитера. Ракеты, доставляющие в космос научные приборы и астронавтов, изобрели во время Второй мировой войны и довели до совершенства в годы войны холодной для доставки оружия массового поражения, которое могло разрушать целые города; путешествия на Луну были тут всего лишь побочным результатом. Американская армия тратит на космические телескопы столько же, сколько и NASA, только эти телескопы нацелены вниз. В современных телескопах используется адаптивная оптика – технология, которая выросла из необходимости делать подробные снимки вражеских спутников, пролетающих в 300 км над головой. Радиоастрономия расцвела благодаря сооружению огромных военных радаров во время Второй мировой войны и после нее. Первые изображения обратной стороны Луны были сделаны лучшими советскими устройствами для шпионской съемки на трофейную американскую фотопленку. Такие вот странные сближенья.

Внешняя Солнечная система (все, что находится за Юпитером), имеет две популяции малых тел: те, с которых все начиналось, – первоначальные ледяные объекты, никогда не принимавшие участия в образовании планет, – и те, которые были извергнуты, когда планеты-гиганты уже сформировались и боролись друг с другом за места поудобнее. Образование гигантских планет сопровождалось выбросом наружу примерно триллиона комет, которые стали облаком Оорта. Сто миллиардов из них с высокой степенью вероятности «слегка переборщили», вовсе уйдя прочь от Солнца, и теперь прокладывают себе путь в межзвездном пространстве. А миллиарды лет спустя, когда Солнце потеряет половину своей массы, оно перестанет удерживать внешнее облако Оорта, и еще триллионы объектов разлетятся по всей Галактике.

Как бы они там ни оказались, мелкие тела внешней Солнечной системы провели миллиарды лет в состоянии глубокой заморозки, что сделало их привлекательными целями для экспедиций межпланетных космических аппаратов, перед которыми стоит задача определить начальные условия образования планет. У самых отдаленных тел температура на поверхности составляет только десятки градусов выше абсолютного нуля, то есть ниже –200 ℃. Замерзли ли они в своей глубине, зависит от того, достаточно ли они велики, много ли в их составе горных пород, выделяющих радиоактивное тепло, и не закончили ли они свой путь как крупные спутники в сложных системах со значительным приливным разогревом. Плутон и его крупный спутник Харон, к примеру, видимо, вызывали приливный разогрев друг друга примерно первую сотню миллионов лет, пока не попали в состояние взаимного приливного захвата; сейчас этого источника тепла у них нет. Где-то за ними могут таиться гиганты, а исходя из того, что мы знаем, легендарная Планета Х может оказаться двойной планетой, по массе равной Земле. Но большинство известных нам кометоподобных объектов слишком малы, чтобы испытывать какой-либо значительный разогрев, радиоактивный или приливный, – и поэтому нам так важно получить образцы этих поистине первичных материалов.

Время от времени какое-либо из этих тел внешней Солнечной системы находит дорогу назад, к Солнцу. Проходя самую дальнюю от Солнца точку своей орбиты в тысячах астрономических единиц, далекая комета из облака Оорта может испытывать воздействие галактических приливных сил. Это заставляет ее траекторию немного изменяться, так что следующий виток будет слегка иным, пока в какой-то момент она не встретится с полем тяготения Нептуна, как муха, запутавшаяся в паутине. Некоторые из таких объектов попадают в плен к Юпитеру, и большинство из них после этого живут недолго. Храбрые кентавры – это рассеянные объекты пояса Койпера, которые сейчас пытаются пройти мимо Юпитера. Когда их льды впервые ощущают на себе солнечный свет, эти астероиды проявляют самые разные необычные и непредсказуемые свойства.

Кометы состоят изо льда и пыли, а также сверхлетучих веществ вроде CO, CO₂, N₂, CH₄ и O₂, молекулы которых испаряются при чрезвычайно низких температурах. Даже при минимальном нагреве кометы начинают активно распадаться, испуская водяной пар и силикатную пыль. Их ядра претерпевают процесс сублимации и деградации, когда скрепляющие их материалы превращаются в пар и улетучиваются. Аморфные твердые компоненты в их глубине – льды, которые сконденсировались непосредственно из туманности 4,6 млрд лет назад и никогда с тех пор не нагревались в достаточной мере, чтобы кристаллизоваться, – превращаются в кристаллический лед в реакции, которая может быть экзотермической, выделяя тепло и становясь причиной полного распада кометных ядер.

Некоторые из комет гибнут при попытке протаранить ворота крепостной стены Юпитера. Какие-то из них кончают свой путь внутри гиганта, другие рассеивает его мощное гравитационное поле. Третьи разрушаются из-за интенсивного приливного воздействия планеты-гиганта, превращаясь за один-единственный пролет в десяток маленьких комет (что-то подобное произошло с кометой Шумейкеров – Леви 9 в 1992 г.). Если им удается пройти мимо Юпитера, они попадают в кометное семейство Юпитера. Такие кометы разбросаны по хаотичным орбитам, которые могут привести к столкновению с любой из землеподобных планет или падению дальше вглубь, пока Солнце не разрушит их приливным воздействием и радиоактивным излучением – после чего от них останется только пыль.

Таковы рождение, жизнь и смерть кометы: бурная первая сотня миллионов лет, затем 4,5 млрд лет в морозильнике и – для немногих счастливчиков – потрясающие десятки тысяч лет, когда они приближаются к Солнцу и своему великолепному финалу. Орбита кометы может приобрести огромный эксцентриситет с перигелием гораздо меньше 1 а.е., хотя большую часть своей жизни она будет проводить далеко за Нептуном. Во время каждого перигелия, который поначалу происходит раз в несколько тысяч лет, все более угольно-черная поверхность кометы подставляется Солнцу, разогревающему ее до сотен градусов, как тротуар в жару. Чтобы это тепло проникло внутрь, требуется время, а температура поверхности колеблется от жара до холода, поскольку комета вращается (аналог земных дня и ночи). Приповерхностные вещества поджариваются на этом гриле, превращаясь в скрепленный льдом слой углистой теплоизоляции, под которым скрываются первичные материалы.

Когда-то моя мама любила готовить десерт под названием «Запеченная Аляска». Она на несколько минут клала большой кусок застывшего в морозильнике мороженого в разогретую духовку. Верхний слой карамелизуется, а внутренняя часть остается замороженной. (Это нужно делать на деревянной доске, потому что стеклянная или металлическая посуда хорошо проводит тепло и лакомство растает.) Заветная мечта специалистов по планетарной геохимии – пройти сквозь карамельную корочку этого десерта, чтобы добраться до холодного мороженого, то есть до нетронутого вещества небесного тела, которое всего каких-то несколько тысяч лет назад пребывало в невообразимой дали. Этот древний материал Солнечной системы теперь скрыт под метрами видоизмененной термоизоляции – не поддавшейся возгонке твердой фазы, содержащей органические молекулы, которые и делают комету черной. Как бы то ни было, даже на «старых» кометах семейства Юпитера, переживших десятки проходов через перигелий, скорее всего, имеются участки свежей поверхности, где легко взять нужные образцы – слишком уж геологически активны такие тела. На комете 67P/Чурюмова – Герасименко есть недавно сформировавшиеся хребты и расселины с обнажениями свежего внутреннего вещества, только и ждущего, когда кто-нибудь его соберет. Именно поэтому в рамках программы NASA «Новые горизонты» возник проект экспедиции CAESAR, которая должна была вернуться на 67P и собрать эти сокровища. Но в условиях жесткой конкуренции вместо нее отобрали космический аппарат «Дрэгонфлай», стартующий в 2026 г.; если все пойдет хорошо, уже в 2034-м он будет парить над поверхностью Титана.

В 1986 г. космический зонд «Джотто» прошел на расстоянии 600 км от кометы 1P/Галлея, когда она удалялась от Солнца. Этот пролет был рекордным по относительной скорости, которая достигала 68 км/с. Кома кометы на снимке раздувается солнечным ветром в горизонтальном направлении. Космический аппарат получил удар каким-то фрагментом и начал кувыркаться, а его камера вышла из строя, но он успел передать это первое в истории геологическое изображение ядра кометы. (Размер ядра – 16 на 8 км.)

Так называемые большие кометы появляются редко. Они не должны быть особенно большими по размеру – они всего лишь проходят рядом с Землей, распуская кому и пылевой хвост. Как раз мелкие кометы, доживающие свои последние дни, могут давать самые незабываемые шоу. Здесь присутствует и элемент удачи – чтобы быть по-настоящему зрелищной, большая комета должна стоять высоко в безлунном небе. Мне посчастливилось увидеть две большие кометы. Ради одной из них, Хякутакэ, мы с моей девушкой разбили лагерь в самом темном уголке пустыни, в 30 км от маленького городка. Мы лежали в спальных мешках и наблюдали, как оживает ночь. Комета появилась, как оперная певица, начинающая свою арию, и к полуночи стояла прямо над головой. Я расфокусировал глаза и попробовал прочувствовать взаимодействие ее ядра с Солнцем – как его поверхность нагревается впервые за все время своего существования, извергая пыль и лед, которые сдуваются солнечным ветром и образуют мерцающий, сильно ионизированный хвост.

Находясь при максимальном сближении всего в 0,1 а.е. от Земли и обладая исключительно длинным хвостом, Хякутакэ с каждым часом ощутимо сдвигалась относительно звезд, так что за этим можно было наблюдать в бинокль. Сверкая всеми оттенками зеленого, голубого и кремово-белого, она казалась живой. Это было невероятно трогательное зрелище, так что я не мог понять, спал ли я или бодрствовал, когда много часов спустя очнулся в холодной ночи. Холмы на востоке были кобальтово-синими: приближался рассвет. Я увидел несколько падающих звезд и подумал, что больше никогда в жизни не увижу ничего столь же красивого. Я ненадолго забылся, а когда проснулся, утро уже смывало все эти ощущения, оставляя их только в памяти. Я не знаю, когда следующая большая комета снова заставит Землю притихнуть, так что живу там, где ночью очень темно.

Самая знаменитая комета – это 1P/Галлея (P значит periodic, «периодическая», а 1 значит «первая»), тот самый объект, который позволил подтвердить законы Ньютона. В 1705 г. Эдмунд Галлей опубликовал расчеты, показывающие, что большие кометы 1531-го, 1607-го и 1682-го гг. могут являться одной и той же кометой с афелием (самой дальней от Солнца точкой) сразу за Нептуном, возвращающейся примерно каждые 75 лет. Применив закон всемирного тяготения Ньютона и учтя влияние Солнца, Юпитера и Сатурна, Галлей предсказал, что комета вернется в 1758 г. Ньютон умер в 1727-м, Галлей – в 1742-м. Научный мир терпеливо ждал. В 1758-м, после целого года тревог и ожидания, комета появилась на Рождество, подтвердив обратную пропорциональность гравитации квадрату расстояния и став первым известным нам объектом, который не является планетой, но обращается вокруг Солнца.

Следы появления больших комет можно найти в исторических и доисторических свидетельствах. В древней Азии, и в частности в Китае, таких свидетельств было особенно много, и они уходят вглубь веков на тысячи лет. Мавандуйские тексты на шелке, датируемые II в. до н. э., включают десятки изображений кометоподобных форм, некоторые из которых напоминают петроглифы, и перечисляют катастрофы предыдущих десяти столетий, которые предвещала каждая комета. Появление кометы Галлея впервые было отмечено уже в 12 г. до н. э., хотя о ее периодичности никто не упоминал.

Второй обнаруженной периодической кометой стала 2P/Энке – объект, который приближается к своей гибели и в будущем может представлять угрозу для Земли. Ее опасный танец среди внутренних планет закончится тем, что она либо развалится в космосе, либо испытает приливное разрушение около Солнца, либо столкнется с одной из планет. То, что мы видим сейчас, – это лишь часть значительно более крупного родительского тела. Эксцентрическая орбита носит эту комету от области внутри орбиты Меркурия почти до Юпитера; один ее оборот занимает 3,3 года, так что она регулярно сближается со всеми землеподобными планетами. Она теряет большие объемы вещества, так что частицы размером от песчинки до гравия, а также более крупные фрагменты оказываются рассеянными вдоль всей ее орбиты. Когда Земля пересекает этот след из крошек, мы наблюдаем метеорный поток Тауриды.

Комета 1I/Оумуамуа в представлении художника. Ее изображений у нас нет, но из данных следует, что она является темно-красным, сильно вытянутым объектом, приблизительно 230 м в длину и всего 35 м в ширину. Немного болтаясь, она делает в сутки три оборота вокруг своей оси.

Вскоре после того, как был введен в эксплуатацию Pan-STARRS, один из обзорных телескопов нового поколения, мы обнаружили первого межзвездного странника. Этот объект назвали 1I/Оумуамуа. «Оумуамуа» – это гавайское слово, означающее «разведчик», или «посланник издалека»; I – от interstellar, «межзвездный»; единица сообщает нам, что это первый зафиксированный объект такого рода. Оумуамуа первая зафиксированная комета такого рода приблизилась к Солнцу на четверть астрономической единицы, имея межзвездную скорость 26 км/с – с избытком слишком высокую для тела, гравитационно связанного с нашей Солнечной системой. Таким образом, она проходит 6 а.е. в год и явилась откуда-то извне. Длинная и тонкая, не похожая по форме ни на какие встречавшиеся нам кометы или астероиды, Оумуамуа покинула свою родную звезду по крайней мере 300 000 лет назад. Столько времени при такой скорости занял бы прямой полет от любой из ближайших звезд в направлении созвездия Лира, до которых около 25 световых лет.

Является ли Оумуамуа объектом естественного происхождения? Думаю, да. Она имеет темно-красный цвет, как у примитивного астероида или кометы. Множество комет выбрасывается из других планетных систем и попадает в нашу. Кометы сами по себе странные тела, а межзвездные кометы могут быть еще более странными. В ходе своей аккреции планеты-гиганты отбрасывают огромную долю тел, проходящих около них. Это создает облако комет вокруг соответствующей звезды – ее пояса Койпера и облака Оорта. Но часть объектов продолжает движение и полностью уходит из зоны притяжения звезды. Такие тела должны исчисляться триллионами. Позднее, когда звезда солнечного типа умирает, становясь белым карликом с половиной первоначальной массы и отдавая почти все свое облако Оорта на волю притяжения галактики, к другим звездам устремляется еще триллион комет. Эти потерянные кометы, несомненно, где-то летают, но космос велик: если 1I – это чисто случайный гость, тогда, по оценкам, на один кубический световой год должно приходиться столько 100-метровых астероидов, что их общая масса равнялась бы массе Марса. Звучит правдоподобно, если учесть, сколько формируется планетных систем и какие потери происходят при этом.

И все же Оумуамуа – настолько странный объект, что даже среди самых уважаемых ученых ходят разговоры, что он может быть потерпевшим крушение космическим крейсером или обломком такового. Как это происходит со многими другими астрономическими телами, наши данные об 1I ограничены результатами фотометрии – анализа характеристик единственного слабого пикселя отраженного от нее света. Поэтому мы можем только оценивать размер и форму 1I, основываясь на том, как меняются со временем ее яркость и цвет. Ученые создают модели вращающихся в космосе темных объектов, а потом с помощью метода наименьших квадратов определяют форму, цвет и альбедо, которые наилучшим образом соответствовали бы данным фотометрии. У этой задачи всегда есть много решений. Оумуамуа может напоминать по форме летающую тарелку, а может – подводную лодку, как ее обычно и изображают. Однако и то и другое будет совершенно не похоже на все, что мы привыкли видеть.

Инопланетный космический корабль, скажете вы, только что пронзивший складки пространства (отсюда и легкая болтанка при вращении!) и замаскировавшийся под ничем не примечательный астероид, чтобы провести подробную разведку в нашей Солнечной системе? Надо сказать, этот вариант делает ненужными некоторые допущения и может быть признан вполне жизнеспособной гипотезой, если, несмотря на все усилия, мы не обнаружим никаких других межзвездных странников. Если в ближайшие годы не появится 2I, нам придется рассмотреть эту версию более серьезно. Но если исходить из того, что нам известно, 1I – это естественное, хотя и странное, имеющее необычную форму кометоподобное тело, и до конца этого года мы, скорее всего, увидим еще одно. Возможно, наше нынешнее нетерпение похожее на то, что испытывал Галлей.

Даже если это всего лишь случайная комета, с точки зрения нашего понимания инопланетной жизни значение Оумуамуа невозможно переоценить. Если от одной планетной системы к другой могут перемещаться такие крупные фрагменты, которые достаточно велики, чтобы на сотни тысяч лет стать убежищем для жизнестойких микробов, вирусов и спор, идея панспермии может подразумевать нечто куда большее, чем перенос жизни с планеты на планету. Она становится идеей межгалактической панспермии, гласящей, что живые организмы пересекают пространство и время, используя как транспорт астероиды и потерянные кометы. Если так, жизни достаточно успеха в микроскопической доле случаев, чтобы изменить сразу все.

Гигантские столкновения происходят, когда на пересекающихся орбитах оказываются полноразмерные планеты. Аккреция нескольких десятков олигархов – стандартная модель – требует примерно сотни гигантских столкновений. Мы знаем, что они завершились примерно за 100 млн лет и формирование Луны стало одним из последних. Поскольку для того, чтобы оставшиеся после гигантского соударения крупные осколки покинули внутреннюю Солнечную систему, требуется примерно миллион лет, околоземное пространство постоянно было заполнено бесчисленными объектами, следующими по всевозможным орбитам, многие из которых были крупнее Весты и Цереры. Это были разнообразные фрагменты разрозненных частей планетных тел – иногда мантии, иногда ядра, иногда коры. Они ударяли другие планеты и, в свою очередь, вызывали колоссальные столкновения, приводящие к обновлению поверхности. Поздняя стадия планетообразования, когда олигархи сталкиваются и сливаются, переходит в этап позднего покрытия – когда получившиеся тела формируют свой наружный слой.

В активной молодой планетной системе близкое прохождение может перевести две планеты на пересекающиеся орбиты и в конце концов закончиться гигантским столкновением. Новое динамическое состояние – вместо двух тел одно плюс масса осколков – запускает дальнейшие изменения и столкновения. В зависимости от того, насколько хрупким было начальное равновесие, сложная система планет может претерпеть динамическую катастрофу, став ареной неуправляемых столкновений до тех пор, пока не найдет новое стабильное состояние. Этот сценарий мы с Андреасом Рейфером и имели в виду, говоря об описанном выше позднем происхождении системы Сатурна.

Также выдвигалось предположение, что землеподобные планеты – это второе поколение планет: до этого, возможно всего на протяжении какого-то миллиона лет, существовала первоначальная система, напоминавшая большинство обнаруженных нами на сегодня планетных систем. В почти всех из них имеются нептуны и суперземли, которые кажутся самыми распространенными из планет, а сами системы выглядят более плотно упакованными, чем наша, и с планетами ближе к звезде. Если первоначальная система внутри орбиты Юпитера была каким-то образом дестабилизирована, тогда после первого столкновения случилась либо битва титанов в эпоху гигантов, либо рыскание в колонне большегрузов при сильном ветре. Если соударения происходили там, где еще имелся массивный газовый диск, тогда более крупные планеты должно было затащить вглубь Солнца, что согласуется с относительной пустотой внутри орбиты Венеры, где есть только странный маленький Меркурий, и больше ничего. Если попробовать оценить длительность этого процесса, то до дестабилизации первоначальной системы могло пройти миллион лет, а еще десять миллионов ушло на то, чтобы ее оставшиеся фрагменты пришли в равновесие, оставив после себя привычную нам Солнечную систему, как из куколки возникает бабочка или как феникс восстает из пепла.

Именно такие размышления, не подкрепленные какими-либо данными и полагающиеся только на модели и предположения, и заставляют нас более внимательно взглянуть на Луну, тело, которое, мы знаем, возникло в результате гигантского столкновения и является единственным надежным свидетелем того, что произошло дальше.

Представляя себе гигантское столкновение, вам следует замедлить его в миллион раз. Это не прямое попадание ракеты, а, скорее, катастрофа дирижабля «Гинденбург». Хотя соударение происходит на гиперзвуковой скорости (обычно десять или более километров в секунду), для двух планет диаметром от 3000 до 10 000 км оно все равно занимает больше часа. Гигантское столкновение больше похоже на попытку планет пройти одна сквозь другую; если им это не удается, их ядра начинают деформироваться в единое целое, а получившийся в результате более крупный объект забирает все что может. Тут возникает такая величина, как «эффективность аккреции»: она равна 1, если тела полностью слились; 0,5, если более крупное тело захватило половину малого; и 0, если произошло «столкновение с оставлением места происшествия», когда никакой массы не прибавляется (хотя может произойти обмен масс). Таким образом, этот параметр описывает исход гигантского столкновения.

Процесс в действительности начинается за несколько часов до того, как планеты стукнутся друг о друга. Они сближаются, за час проходя расстояние, равное нескольким своим диаметрам, пока не начинают выглядеть как двойная планета, как Плутон и Харон. Они попадают под действие взаимного тяготения. За эти последние часы – если вам нужно сравнение, все происходит со скоростью лунного затмения, – меньшая из планет деформируется, так что к моменту гигантского столкновения она напоминает мяч для регби, раскрученный приобретенным моментом импульса. Скорость возрастает до суммы первоначальной относительной скорости и скорости убегания, так что типичный таран землеподобных планет происходит при примерно 1,1–1,2 скорости убегания – как говорится, на полном ходу.

А потом планеты оказываются соединены физически. Этот разрушительный и взрывной процесс напоминает грандиозный оползень, распространившийся на тысячи километров, но включающий вдобавок взаимную деформацию глубоких слоев мантии и горячих ядер двух планет. Он продолжается часы и даже дни. Гигантские столкновения имеют много общего с образованием крупных кратеров, таких как Чикшулуб или Море Дождей, но являются глобальными по своему охвату. Физика горных пород играет в них меньшую роль, а астрофизика большую, но, несмотря на это, такие события закладывают фундамент всей последующей геологии.

«Все изменилось, неузнаваемо изменилось: родилась грозная красота». Изображение стандартной модели возникновения Луны через десять минут после первого соприкосновения. Тейя приближалась со стороны верхнего левого угла со скоростью около 15 км/с. Ударная волна, вызывающая нагрев и плавление, видна как два круга: один распространяется сквозь Землю, а другой почти достиг задней точки Тейи. Черно-белый вариант исходного полноцветного изображения.

Существует много вариантов сценария гигантского столкновения, породившего Луну, так что не надо сосредоточиваться только на одном. Тем не менее полезно обратиться к стандартной модели, когда речь идет о теле размером с Марс, которое ударяет в Землю примерно со скоростью убегания (10–12 км/с) под углом 45° к поверхности. Фронт столкновения взрывается бешеной дугой, когда Тейя и Земля начинают соединяться со скоростью в десять раз большей, чем скорость выпущенной из винтовки пули. При контакте огромных площадей становится сложно разобраться, где тут Тейя, а где – Земля, где верх, а где низ. Массы мантии, коры и океана фонтаном разлетаются в космос из области соприкосновения, как поток воды из пожарного брандспойта, создавая странные планетоиды, а также облака пыли и пара.

Разрушение оболочки, мантии, океана и всего, что между ними, продолжается, и смятые поверхности пластами погружаются в общее внутреннее пространство, а затем рвутся, как огромная конфета-тянучка. Ядра, будучи более плотными, тонут в каменной мантии друг друга и попадают в центр столкновения, где оказываются тесно увязанными и поглощают одно другое. Когда через день или два все стихает, глубинные слои мантии лежат поверх ядра, затем идут другие горные породы, гидросиликаты, и далее – океан и атмосфера. Мы видим полностью перестроенную планету с очень неясными свидетельствами того, откуда она взялась.

Две сливающиеся планеты имеют общий момент импульса, и соответственно вылетевшие при столкновении материалы закручиваются вокруг них в спиральные рукава по тому же принципу, который заставляет протопланетную туманность становиться уплощенным диском. Более того, возникшая после гигантского столкновения структура может напоминать миниатюрную галактику с утолщением в центре и спиральными рукавами со сгустками. В зависимости от типа гигантского столкновения вокруг сливающейся планеты в результате может возникнуть протолунный диск, состоящий в основном из расплавленных от удара силикатов – «летающий океан магмы», по выражению специалиста по физике планет Дэвида Стивенсона, который первым начал детально изучать термодинамику гигантских столкновений.

Чтобы понять некоторые странные физические явления, имевшие место после столкновения, вернемся днем ранее. В среднем слое мантии Тейи, планеты размером с Марс, имеется область, содержащая в себе основную часть вещества, которому предстоит стать Луной. Вскоре она будет раздроблена на мелкие фрагменты и превратится в диск вещества вокруг Земли, но пока что находится под чрезвычайно высоким давлением внутри Тейи, подобно любому участку в среднем слое мантии землеподобной планеты. На самом деле, если перед столкновением вы извлечете из Тейи килограмм вещества и телепортируете его к себе домой, оно взорвется с той же энергией, что и килограмм тротила, просто потому, что высвободилось из-под давления, как чертик на пружинке, который выскакивает, когда вы открываете крышку коробочки. Когда мантия Тейи разрывается в диск, эта энтальпия вносит свой вклад в плавление, испарение и расширение материалов, которые станут Луной.

Символическое изображение древнекитайской концепции «инь и ян», которое напоминает мне то, как две сливающиеся планеты заглатывают ядра друг друга

Возвращаясь к идее предполагаемой первоначальной системы планет, к идее гигантских столкновений суперземель и нептунов, одно можно сказать с уверенностью: давления и энергии в этих столкновениях были еще более впечатляющими, в пропорции, превышающей квадрат размеров планет. Если мы рассматриваем гигантские столкновения тел, в десятки раз превосходящих по массе Землю, взрывная энергия будет так велика, что все, не собранное гравитацией в тяжелую глыбу – остаточную планету, – просто разлетится на атомы. При этом водород и другие летучие вещества могут быть фактически потеряны, а в результате перегруппировки «металлов» в оксиды могут начать формироваться Земля и Венера. Скорее всего, от прежних времен ничего не уцелеет; для землеподобных планет это событие станет настоящей нулевой отметкой.

Гипотеза о первоначальной системе планет проходит один тест на правдоподобие: доля суммарной массы землеподобных планет в массе Нептуна примерно равна доле массы Луны в массе Тейи. Другими словами, Земля и Венера содержат приблизительно то количество вещества, которого при самой бесхитростной аналогии можно ожидать от оставшихся на орбите обломков гигантского столкновения позже мигрировавших внутрь Солнца нептунов. Это экзотическая идея, но в конечном итоге она поддается проверке, поскольку требует, чтобы Венера, Меркурий, Земля и Луна имели один и тот же изотопный состав. (Увы, у нас пока нет образцов с Меркурия и Венеры, что удобно для сторонников этой гипотезы.) Если она верна, то, следовательно, наша система землеподобных планет представляет собой явное исключение из правил. Земля и остальные планеты в такой ситуации возникли в результате крайне специфического процесса отсева, в котором уцелела лишь доля процента первоначального вещества.