Есть мнение, что способность планеты поддерживать жизнь напрямую связана с сохранением телом геологической активности. Благодаря выходу газов из недр восполняются потери лёгких веществ в атмосфере и гидросфере. А если до такого дойдёт, то и биосфера нуждается в подпитке дефицитными химическими элементами, – ведь круговорот веществ никогда не будет полностью замкнут. Между тем, относительно лёгкие планеты быстро остывают, растрачивая тепло накопленное на этапе формирования. Здесь печальным примером может служить Марс, батареи которого сели уже через 1.5 миллиарда лет.
Кстати, и запасы тепла в недрах Земли не беспредельны. Хватит их, прежде чем извержения прекратятся, ещё примерно на 500 миллионов лет. С другой же стороны, самому активному сейсмически телу Солнечной системы – спутнику Юпитера Ио – что-либо подобное не угрожает. Несмотря на ничтожный – меньший чем у Луны – вес, Ио кипит с неубывающим энтузиазмом. И все знают почему, – приливный разогрев.
...Суть, однако, в том, что на Ио нет, конечно же, никаких приливов. Механизм разогрева лун – либрационный. Обычно, – в популярной, а часто и в учебной, литературе, – между либрациями и приливами не делается различия, но зря. Это несколько о разном.
Приливы есть на Земле. Благодаря суточному вращению, массивный спутник проносится над поверхностью, вызывая своим тяготением деформацию не только гидросферы, но и – крошечную, всего на несколько сантиметров, – литосферы. При переменной деформации между частицами возникает трение и так выделяется дополнительное, – и совсем не лишнее, – тепло для разогрева земных недр. Но это не бесплатное тепло. Энергия извлекается из вращения планеты вокруг собственной оси. Соответственно, сутки на Земле становятся длиннее. И за время существования планеты 90% энергии вращения уже израсходовано.
На Луне же всё то же произошло за первые 200 миллионов лет. Как и прочие «родные» спутники планет, она быстро вошла в гравитационный захват. Вращение вокруг собственной они замедлилось и синхронизовалось с вращением вокруг Земли. При взгляде с поверхности Луны, планета застыла в зените над «внутренним» полушарием… И вызванная притяжением Земли деформация Луны стала постоянной. Спутник, как и прочие луны системы, приобрёл асимметричную «яйцевидную» форму, острым концом к планете.
Соответственно, выделение приливного тепла в недрах Луны должно было бы прекратиться. Что, в принципе, и произошло. Но продолжило выделяться тепло либрационное.
Дело-то в том, что Земля не висит неподвижно в зените над «светлым» полушарием Луны. Планета выписывает на небосводе восьмёрки. Ведь, орбита самой Луны лишь близка к круговой… Да и, кстати, не так уж близка. Плюс, она не лежит точно в плоскости земного (и лунного) экватора. Таким образом, за время движения Луны вокруг Земли вектор силы притяжения к планете для каждой частицы спутника постоянно меняет модуль и направление. В наиболее удалённой от Земли точке орбиты деформация уменьшается, а при приближении – растёт. Соответственно, смещение Земли относительно плоскости экватора заставляет «яйцо» шататься.
...И тепла при этом практически не выделяется. Луна промёрзла уже практически насквозь. Из описания легко понять, что либрационный механизм куда менее производителен, чем приливный. Но, – прежде всего, это близкие, но имеющие принципиальные различия механизмы.
При либрациях энергия извлекается, – на первый взгляд, – из орбитального движения тела. То есть, даже на первый взгляд очевидно, что этот источник практически неистощим, – ресурс больше на порядки. На второй же, более пристальный взгляд, энергия извлекается из орбитального движения тел всей системы. Ведь, либрации стремятся орбиту максимально «скруглить» и уложить в плоскость эклиптики. Но этого не происходит, поскольку Луна находится под воздействием гравитации многих тел. Помимо Земли, это Солнце, Венера и Юпитер, перечисляя лишь главные. Их влияния постоянно уводят спутник с круговой орбиты, не давая либрациям ослабеть.
То есть, либрационный источник разогрева, во-первых, технически неистощим, – когда-то энергия системы иссякнет, но это случится уже после завершения «светлой» эпохи во вселенной. Во-вторых же, его эффективность может быть, в принципе, любой. Луна здесь – плохой пример. В системах Юпитера и Сатурна спутники греются из-за либраций очень сильно. Отчасти благодаря высокой массе планет, отчасти же потому что спутников там много, и взаимные влияния велики. Либрации позволяют не остывать Ио, подогревают океаны Европы и Энцелада. С наименьшим же из регулярных спутников Сатурна Мимасом вообще творят чудеса. Это – тело со смещающимся под действием гравитации других спутников центром тяжести. В ледяной скорлупе Мимаса заключён океан, ядро же крошечной луны образуют не скреплённые между собой «парящие» в воде скальные блоки… Из-за того что их взаимное положение (а тем самым форма ядра) постоянно меняется, Мимас ведёт себя безобразным с точки зрения небесной механики образом.
...То есть, удачно расположенная луна обеспечена подогревом и, в отличие от планеты, никогда не остынет. Хотя и может, – это произошло с Ио, – полностью израсходовать запас летучих веществ.