Начало читайте в Всё началось с хаоса. Ч.1
Идея миграции планет появилась очень вовремя: именно тогда, когда планетологи были сбиты с толку некоторыми другими особенностями Солнечной системы. К началу XXI века давно было известно, что наша система рождалась в тяжких муках. Планеты не создавались вследствие уплотнения солнечной туманности; они вырастали до своего нынешнего размера, поглощая планетезимали (каменные астероиды, ледяные кометы и объекты большого размера), которые сталкивались с ними на большой скорости. Это случилось, вероятно, первые 100 миллионов лет.
Ученых беспокоило, что на этом хаос не закончился. Через много сотен миллионов лет Луна претерпела серию мощных ударов, которые оставили на ней шрамы в виде огромных кратеров. Это событие, известное как Поздняя тяжелая бомбардировка, может быть, повлияло еще больше разрушительно на Землю, чем на Луну. Ученые не могли четко пояснить, что вызвало этот катаклизм, ведь на момент его начала орбиты планет были почти свободны от мелких тел и обломков.
Телескопы выявили аналогичную загадку в поясе Койпера. Кроме плутино, в нем вращались многочисленные тела с резко отличными орбитами. Часть их сгруппировалась в плоский диск, другая – в рыхлое бубликообразное облако, третья – имела орбиты еще с большим эксцентриситетом (т.е. значительно более вытянутые), чем у Плутона. Плавная миграция Нептуна, которой Малхотра объясняла появление плутино, не вызвала бы такого широкого разброса обломков.
Тем временем астрономы начали открывать планеты, которые вращаются вокруг других звезд, - и значительно расширять свое понимание того, что является возможным в планетарной системе. Орбиты некоторых из них вплотную прилегают одна к другой – значительно ближе, чем в Солнечной системе. Некоторые планеты даже свободно плывут в межзвездном пространстве.
Такого нельзя ожидать от планет, которые образовались из диска, вращающегося вокруг звезды, и смирно оставались на своих местах. Подобный процесс дал бы в результате равномерно отдаленные почти круговые орбиты, как в медной модели Солнечной системы. Очевидно, что многие планеты со временем мигрировали, но плавная миграция не совсем объясняет необычные формы орбит и позднюю бомбардировку.
Команда ученых под руководством Левисона предложили гипотезу, способную объяснить всё это. Суть гипотезы состоит в следующем: четыре планеты-гиганты (Юпитер, Сатурн, Уран и Нептун) в начале своей жизни вращались очень близко друг к другу по почти круговым орбитам; три последние из них – на меньшем расстоянии от Солнца, чем сейчас. Сначала они были погружены в протопланетный диск, все еще полный обломков льда и горных пород. Постепенно поглощая эти планетезимали или отталкивая их после столкновения, планеты расчистили свободные участки в диске.
Поскольку планеты к тому же оказывали гравитационное влияние друг на друга, вся система была слишком неустойчивой – почти бесконечно хаотичной. На каждую из планет не только влияла сила притяжения Солнца; между всеми ими были также натянуты дополнительные «гравитационные пружины». Самая мощная из них соединяла самые большие тела – Юпитер и Сатурн. Дернув эту пружину, можно было разрушить весь механизм.
Именно это, по мнению ученых, и случилось, когда Солнечной системе было от 500 до 700 миллионов лет. По мере того, как планеты взаимодействовали с планетезималями, их орбиты изменялись. Юпитер передвинулся немного ближе к Солнцу; Сатурн, Уран и Нептун – немного дальше. Все это происходило медленно, пока в определенный момент Сатурн не начал делать один оборот вокруг Солнца за то же время, за которое Юпитер делал два.
Этот резонанс 1:2 не отличался такой стабильностью, как резонанс между Нептуном и Плутоном. Пока Юпитер и Сатурн раз за разом приближались друг к другу и взаимно притягивались в одних и тех же местах, их почти круговые орбиты постепенно вытягивались, преобразовываясь в эллипсы, которые мы видим теперь. Синхронность резонанса от этого скоро закончилась, но сначала Сатурн переместился достаточно близко к Урану и Нептуну, что привело к увеличению скорости их вращения. Эти две планеты резко отскочили от Солнца.
Перемещаясь сквозь участки Солнечной системы, где все еще было немало ледяных планетезималей, Уран и Нептун дали толчок разрушительной лавине. Глыбы льда разлетались от них во все стороны. Многие из них – возможно, и комета Вильда-2 – оказались в поясе Койпера. Но бесконечное количество, может быть, триллион планетезималей, было отброшено еще дальше, в облако Оорта – огромный кокон из комет вокруг Солнечной системы, что вытянулся на полпути к ближайшей звезде. Немало комет также попали во внутреннюю часть Солнечной системы, где они врезались в планеты или распадались под действием солнечного тепла.
В придачу, миграция планет-гигантов вызывает отклонения в поясе каменных астероидов между Юпитером и Марсом. Разлетаясь, астероиды вместе с кометами устроили Позднюю тяжелую бомбардировку, в результате которой кора Луны глубоко растрескалась. Земля тоже пострадала немало, но движение тектонических плит стерло эти кратеры.
Поздняя тяжелая бомбардировка, согласно модели Ниццы, в основном закончилась меньше чем 100 миллионов лет. Но недавно Билл Боттке из Южно-Западного исследовательского института определил, что удары продолжались и дольше, поэтому жизнь на Земле была невозможной еще следующие два миллиарда лет.
Когда на Землю падает астероид, мелкие капли расплавленной породы рассеиваются в верхних слоях атмосферы, со временем выпадая на поверхность в виде твердых стекловидных шариков – сферул. Скопление сферул было в 10 км шире самого астероида, который упал на полуостров Юкатан около 65 млн лет назад, уничтожив динозавров. Сегодня известно не менее 12 средоточий сферул, что свидетельствует про ряд ударов в период между 1,8 и 3,7 миллиардами лет назад.
Модель Ниццы – это гипотеза, но не все ученые убеждены в ее правильности. В том, что хоть какие-то планеты мигрировали, уже не сомневается никто, но вопрос о том, вызывало ли это такие конвульсии по всей Солнечной системе, остается открытым. Ключом к ее проверке есть небесная картография и постройка новых мощных телескопов, с помощью которых можно будет изучать объекты в поясе Койпера или даже заглянуть в облако Оорта.
Какое же будущее ожидает известные нам планеты?
Ученые убеждены, что четыре планеты-гиганта уже завершили свой путь и будут находиться на нынешних орбитах и через пять миллиардов лет, когда постаревшее Солнце, как ожидается, увеличится в размерах и поглотить внутренние планеты. При этом они менее уверены, что и внутренние планеты – Меркурий, Венера, Земля и Марс – еще останутся на своих местах, чтобы погибнуть таким способом.
Проблема – в странной отдаленной связи между Юпитером и Меркурием. Когда Юпитер, максимально приблизившись к Солнцу, оказывается на одной линии с определенной точкой сплюснутой орбиты Меркурия, гигант понемногу, но непрерывно притягивает его к себе. За миллиарды лет это даст Меркурию 1% вероятности пересечения с орбитой Венеры. Далее, существует один шанс из пятисот, что Меркурий, «обезумев», потревожит орбиту Венеры или Марса настолько, что одна из этих планет столкнется с Землей или пройдет возле нее на расстоянии несколько тысяч километров, что ничем не лучше.
Это призрачный – 1 на 50 000 – шанс апокапсиса, в котором Земля покорится орбитальному хаосу, прежде чем Солнце испепелит ее.
--------------------------------------------------------------------------------------------------
Читайте также:
- История Вселенной: появление теории Большого взрыва
- Что же было ДО Большого взрыва? Ч.2
- Что же было ДО Большого взрыва? Ч.3
Все фотографии и иллюстрации взяты из открытых источников и принадлежат их авторам.
Ставьте Лайк и подписывайтесь на канал, дальше будет так же интересно!