Странный вопрос, зачем нужны планетоиды, очевидным образом конвертируется в следующий – правильный: кому они, собственно, нужны? Так получается, что преимущественно мне. Описывая современную Солнечную систему, астрономы прекрасным образом обходятся недавно изобретёнными «карликовыми планетами». До того же, чтобы увидеть мелочь в экзосистемах, наука, увы, не дошла. Соответственно, необходимость в такой сущности, как «планетоид», возникает только при описании гипотетических планетных систем. Чем, кроме меня, мало кто занимается.
Между тем, «планетоид» – вполне строгий, научный термин с конкретным, не дискуссионным смысловым наполнением. Это тело, образующееся на позднем этапе рождения планеты из газопылевого кольца. В отличие от планетезимали, планетоид достаточно велик (более 500 километров в диаметре), чтобы под действием собственной гравитации принять сферическую форму и произвести первичную, «черновую», можно сказать, дифференциацию недр. Но главное отличие планетоида от планетезимали, всё-таки, не в строении, а в поведении. В составе протопланетного кольца планетоид ведёт себя агрессивно.
Суть понять можно, взглянув на снимок Аррокота. Планетезимали сливаются так. Два тела, движущиеся в составе плотного кольца по близким орбитам, соприкасаются и… слипаются. Планетоиды же, ускоряясь взаимными притяжением, сливаются с образованием пара, плазмы и – на последнем этапе, – обломков способных покинуть систему с третьей космической скоростью.
...Важно, однако, что существуют планетоиды очень недолго. Длительность катастрофического этапа образования планеты естественно зависит от диаметра кольца, но в любом случае менее 100 тысяч лет. Мгновение по астрономическим меркам. Если за это время самый крупный из планетоидов не поглотил прочие, – планеты и не будет. В системе образуется пояс.
В чём отличие планетоида и карликовой планеты? Только в том, что планетоид, переживший бурную молодость системы, планетой – даже карликовой – станет не обязательно. Как вариант, он может занять место спутника одной из крупных планет. Прежняя система лун при этом уничтожается полностью (захват Нептуном Тритона) или частично (захват Сатурном Титана, результатом которого, вероятно, стала гибель нескольких спутников с образованием огромных колец). Так что, отличать «планетоид» от «карликовой планеты» нет особой нужды. Карликовая планета, отличающаяся от настоящей тем, что вращается в составе пояса, поглотить который не способна, – всегда уцелевший планетоид. Не обязательно, кстати, из того же кольца, в котором находится ныне. Тут примером может служить Церера, как ясно теперь, родившаяся в кольце Юпитера. Отличать планетоиды есть смысл только от лун.
...И, – правильный вопрос, – в каком смысле «отличать»? В основе принятой в астрономии классификации тел лежит их роль с системе. Планета вращается вокруг звезды по собственной орбите (но карликовая – в составе пояса). Луны вращаются вокруг планет… А теперь даже если это и не планеты. Например, газовый гигант разросшийся до запуска собственных термоядерных реакций технически превращается в звезду. Но если он образуется из остаточного диска другой звезды, – как планеты, – то становится только планетаром. И гипотетические (пока примеры не известны) тела на его орбите всё равно будут «лунами».
То есть, разница между планетаром и бурым карликом, входящим в кратную систему – в происхождении. Это же касается и сложных отношений между «лунами» и «планетоидами». Все объекты, вращающиеся вокруг планет, по определению «луны». Но какие-то из них могут быть планетоидами по происхождению. А ещё какие-то, может, и младшими компонентами двойных планетных систем. Это мутный вопрос. Теория предсказывает высокую вероятность образования двойных планет, но в Солнечной системе таковые не найдены, а у других звёзд лун пока невидно.
Происхождение же, в свою очередь, влияет на химический состав. Диск вокруг рождающейся планеты называется ещё и «обломочным». При столкновениях на катастрофическом этапе осколки разлетаются со скоростью, способной превысить третью космическую. Огромная часть вещества (при столкновении Протоземля-Тейя – 40%) обращается в плазму и пар… То есть, луны образуются из выброшенных на орбиту отходов, переживших очень сильный нагрев. В том числе и ледяные луны. Если события развиваются за снеговым поясом, обращающаяся в пар при импактах вода замёрзнет, превратившись в снег. А значит, не будет выметена солнечным ветром из окрестностей планеты и войдёт в состав лун… Однако, этого не случится с более летучими веществами.
Собственно, гипотетический достигавший размера Марса планетоид Тейя родился из необходимости объяснить дефицит лёгких элементов в составе нашей Луны. Состав выглядел так, словно она родилась из пара, в который обратился огромный объём мантии Протоземли. Для получения нужного количества кремниевого пара – единовременно, чтобы вещество в виде пыли не выпало обратно на планету и не рассеялось, – потребовался импакт грандиозной силы.
Планетоиды содержат больше легких веществ. На Плутоне и Тритоне азотно-метановые атмосферы в основном вымерзли, но и при этом данные тела имеют более плотные газовые оболочки, чем какие-либо из лун. О Титане – и речи нет. И разница, – это нужно подчеркнуть, – не в том, что планетоиды не переживали грандиозных импактов. Однако же, их вещество, в отличие от вещества лун, не проходило почти целиком через стадию испарения.
...Интересным также может быть вопрос, насколько планетоид может быть велик? Теоретически? В динамике, если иметь ввиду кольцо Юпитера, планетоиды достигали размера Нептуна. От планеты гигантский планетоид по химическому составу уже не отличается. Разве что, кольцо виртуальных «нептунов» состояло из очень горячих, раздутых избытком ударного тепла тел… Но это не значит, что стоит грезить об «ожерельях планет» (возможно, землеподобных) – где-то.
Кольцо планетоидов гравитационно неустойчиво и стремится к коллапсу, – пока не разрушено. То есть, пока орбиты всех тел близки к круговым и имеют сходные радиусы. Разрушить же кольцо, из которого рождалась хотя бы Земля… не удалось даже Юпитеру. Но если и расстараться, крупное тело, оставшееся в кольце, станет гравитационной доминантой и, поглотив остатки, получит право считаться планетой. Тут пример – Марс.
Карликовая планета не потому карликовая, что вертится в составе пояса, а потому в поясе, что карликовая. Была бы потяжелее, пояс бы поглотила. Таким образом, «свободноживущий» планетоид – мал по определению.
Захват крупного – размером с Марс, хотя бы, – планетоида планетой… это, собственно, вообще из другой сказки. Тут речь о механизме «двойной планеты»… Утащить такую тяжесть из чужого кольца сможет, разве что, планетар… Однако, это уже какая-то третья сказка.