Интересные факты о прошлом Солнечной системы (часть 1)

Наша Солнечная система представляет собой настоящую кладовую космических чудес, каждое небесное тело в которой уникально. Огромный Юпитер, чья масса превосходит массу всех других планет вместе взятых. Сатурн с его роскошными кольцами, не имеющими себе равных среди остальных газовых гигантов. Меркурий, который по сути представляет собой лишившееся мантии одно гигантское ядро. Раскаленная Венера. Холодный Нептун. Уран, ось вращения которого наклонена под таким углом, что один из его полюсов 42 года находится в тени, в то время как на другом 42 года длится день. И наконец, наша Земля — планета, подарившая всем нам жизнь.

Однако, попади мы каким-то невероятным образом на несколько миллиардов лет назад в далекое прошлое — и вполне вероятно, что мы бы не смогли узнать нашу родную систему. Посмотим, что отличает ту Солнечную систему, которую мы знаем, от ее далекого прошлого.

 

У  Земли не было Луны

Глядя на ночное небо, сложно себе представить, что когда-то на нем не было Луны. Однако это так — сразу после образования Солнечной системы Земля не имела спутника. Откуда же взялась Луна? Согласно наиболее популярной гипотезе, она образовалась в результате гигантского столкновения, случившегося через 30-50 миллионов лет после формирования Земли. Помимо нашей планеты, в нем также участвовала Тейя — тело размером с Марс, которое предположительно возникло в одной из точек Лагранжа.

Считается, что гигантский удар произошел практически по касательной. В результате большая часть мантии Тейи и часть земной мантии были выброшены на околоземную орбиту, после чего из этих обломков собралась Луна. На тот момент она имела орбиту с радиусом около 60 000 километров, но впоследствии, за счет приливного ускорения спутник постепенно отдалился от Земли до нынешних 384 000 километров. Данный процесс продолжается и по сей день — как показали измерений с помощью уголковых отражателей, ежегодно среднее расстояние между Землей и Луной увеличивается на 38 миллиметров.

Формирование Луны сыграло, возможно, ключевую роль в развитии жизни на нашей планете. Помимо того, что спутник служит нам противоастероидным щитом, без влияния Луны земная ось скорее всего могла бы хаотично изменять наклон, что привело бы к неблагоприятному для жизни климату. Кроме того многие исследователи указывают на важную роль лунных приливов в образовании первой жизни.

Существует интересная гипотеза, согласно которой после столкновения на земной орбите изначально сформировалось два спутника, которые через несколько миллионов лет слились в один. Если представить Землю без Луны тяжело, то представить ее с двумя Лунами вероятно еще тяжелее.

 

Каменных планет было больше

 В настоящее время в Солнечной системе имеются четыре каменные планеты (т.н. планеты земной группы) — это Меркурий, Венера, Земля и Марс. Однако сразу после завершения формирования Солнечной системы, ее внутренняя часть была куда более густонаселенной, нежели сейчас. Считается, что тогда в ней находилось от 50 до 100 протопланет с размерами, варьирующимися от лунного до марсианского.

В дальнейшем, большая часть этих протопланет погибла в ходе столкновений с друг другом. Помимо гигантского удара, который привел к образованию Луны, нужно упомянуть и столкновение, которое некогда пережил Меркурий, лишившийся в его ходе практически всей мантии. Считается, что фаза столкновений продолжалась около 100 миллионов лет. С тех древних времени до настоящего времени уцелело лишь три протопланеты — это крупнейшие объекта пояса астероидов Церера, Веста и Паллада.

 

Пояс астероидов имел достаточную массу, чтобы сформировать планету

Существует до сих пор весьма популярная легенда о том, что некогда между Марсом и Юпитером находилась планета, которая впоследствии была уничтожена, что привело к образованию пояса астероидов. Однако, это не так — масса всех объектов в поясе астероидов составляет лишь 4% от массы Луны. Этого не хватит даже на крупный спутник. Однако, так было не всегда. Сразу после формирования Солнечной системы, в астероидном поясе содержалось достаточное количество материала, чтобы сформировать несколько планет размер с Землю.

Однако этому помешал Юпитер. Его мощная гравитация и орбитальные резонансы с Сатурном привели к разрушению всех сформировавшихся планет. Попадая в область действия резонанса протопланеты получали дополнительное ускорение, врезались в соседние небесные тела и дробились вместо того, чтобы плавно сливаться. Эти обломки в дальнейшем выбрасывались из пояса астероидов гравитацией Юпитера. В результате, пояс потерял до 99,99% своей первоначальной массы.

Стоит упомянуть, что проведенное в 2002 году компьютерное моделирование показало, что в течении первых полумиллиарда лет после формирования Солнечной системы, между Марсом и поясом астероидов теоретически могла существовать небольшая (с массой до 25% марсианской) планета, орбита которой была весьма нестабильна. Резонансы с другими телами Солнечной системы привели к тому, что «Планета V» в конце концов была выброшена со своей орбиты и упала на Солнце. Однако даже если так было на самом деле, эта планета никак не была связана с поясом астероидов.

 

Солнце светило тусклее

Согласно расчетам, 4 миллиарда лет назад Солнце излучало приблизительно на 30 % меньше энергии, чем сейчас. По идее, при таких условиях вода на поверхности Земли должна была бы полностью замёрзнуть, что сделало бы невозможным появление жизни на нашей планете.

Вместе с тем, вы прямо сейчас читаете эти строки, да и геологические исследования показывают, что в ту эпоху на Земле был влажный и тёплый климат. Как же разрешить этот кажущийся парадокс? Все дело в том, что в то время земная атмосфера значительно отличалась от нынешней. В ней содержалось куда большее количество парниковых газов, да и по некоторым данным, ее плотность была заметно выше, чем в наши дни. Все это привело к возникновению мощного парникового эффекта, который компенсировал недостаток солнечной энергии и сделал возможным зарождение жизни на нашей планете.

 

Венера, Земля и Марс были пригодны для обитания

В наше время и Венера и Марс представляют собой безжизненную пустыню. Разница между ними заключается в том, что если атмосфера Венеры раскалена до +500 °C, а давление на ее поверхности составляет 90 атмосфер, Марс наоборот, представляет собой холодный мир с крайне разряженной атмосферой.

Но так было не всегда. Считается, что на заре существования Солнечной системы возникла ситуация, когда целых три планеты Солнечной системы имели на поверхности океаны жидкой воды и все условия для возникновения жизни. Что же пошло не так с Венерой и Марсом?

В случае с Венерой мы можем сказать, что планета была изначально обречена. Несмотря на то, что на начальном этапе существования Солнечной системы она вероятно имела наиболее благоприятные условия для возникновения жизни среди всей тройки, постепенное увеличение светимости Солнца привело к тому, что планета стала получать больше энергии, чем отдавала в космос.

Это привело к усилению парникового эффекта, который в свою очередь привел к высвобождению из осадочных пород еще большего количества углекислого газа, который затем привел к еще большему усилению парникового эффекта (это называется положительная обратная связь). В итоге, существовавшие несколько миллиардов лет венерианские океаны полностью выкипели, и поверхность планеты превратилась в раскаленный ад. Остатки воды, покидающие атмосферу Венеры, относительно недавно были обнаружены аппаратом «Венера-Экспресс».

В случае же с Марсом, четыре миллиарда лет назад планета пережила некую катастрофу, которая привела к резкому изменению климата. Красная планета потеряла магнитное поле и большую часть своей атмосферы, а ее океаны частично испарились, а частично превратились в залежи льда, следы которого ныне находят земные аппараты. В итоге, наша Земля оказалась значительно удачливее своих соседей.