Знание-сила, 2014 № 07 (1045) - страница 17

В атмосфере же нашей планеты содержится в процентном отношении больше инертных газов, чем в мантии Земли. Увеличиться их концентрация могла только за счет столкновений Земли с кометами, сформировавшимися на расстоянии свыше 15 астрономических единиц от Солнца, при температурах от 220 до 245 градусов ниже нуля, когда летучие инертные газы превращаются в лед. Проанализировав состав атмосферы, Марти и Мейбом пришли к выводу, что во время Великой космической бомбардировки около 1 % снарядов, рухнувших на Землю, составляли кометы. Всего за ту сравнительно короткую эпоху, длившуюся для Земли каких-то 50 миллионов лет, общая масса нашей планеты.

В любом случае, обе дальние планеты нашей системы после этих коллизий стали обращаться по очень вытянутым, эллиптическим орбитам, так и норовя забраться в это ледяное скопление глыб и взбаламутить его. В течение короткого времени они вымели оттуда все глыбы, и тогда град метеоритов устремился на планеты, расположенные в окрестности Солнца. Лишь после этого орбиты планет-гигантов, теперь уже не испытывавших гравитационных возмущений, постепенно сгладились — стали почти круговыми.

Около 3,7 миллиарда лет назад положение планет Солнечной системы, наконец, стабилизируется. Впрочем, теперь они находятся значительно дальше от Солнца, нежели в ту пору, когда наша планетная система только формировалась.

И все-таки прежняя гармония не вернулась. Тот же Юпитер то приближается к Солнцу на расстояние 741 миллион километров, то удаляется от него на 816 миллионов километров. Немного не совпадают и плоскости, в которых располагаются орбиты гигантских планет. Максимальный угол между этими плоскостями составляет 2 градуса. «Это, конечно, не так много, — отмечает Морбиделли, — но все же существенно больше, чем ожидалось».

«Модель Ниццы» многое объясняет в архитектуре Солнечной системы. Вот несколько примеров.

В окрестности Юпитера обретаются десятки тысяч астероидов — так называемые «троянцы». Ранее астрономы считали, что они образовались одновременно с ним. Однако Морбиделли и его коллеги предположили, что эти планетки были захвачены Юпитером в эпоху «смуты», которая охватила Солнечную систему около 4 миллиардов лет назад. Сформировались же они в разных областях нашей планетной системы. В самом деле, некоторые из троянцев, скорее, напоминают кометы; другие же практически не содержат ни воды, ни органических веществ. Кроме того, орбиты некоторых троянцев наклонены под углом 40 градусов к плоскости орбиты Юпитера, а это тоже хорошо согласуется с «моделью Ниццы».

Многие спутники планет-гигантов обращаются, вопреки правилам, в обратном направлении. Сейчас их насчитывается уже порядка сотни. Если «нормальные» спутники чаще всего возникали вместе со своими планетами, то «ретрограды» пленены ими. В 2007 году американский астроном Дэвид Несворны показал, что подобный захват возможен, когда две планеты вплотную сближаются друг с другом. Но из «модели Ниццы» явствует, что и Юпитер, и Сатурн когда-то оказывались рядом с Ураном или Нептуном.

По ту сторону орбиты Нептуна начинается пояс Койпера. Он включает такую крупную планету, как Плутон диаметром около 2300 километров. Расчеты показывают, что масса пояса Койпера слишком мала, чтобы там могли сформироваться подобные планеты. «Модель Ниццы» помогает разрешить и эту проблему. Согласно ей, пояс Койпера представляет собой жалкий остаток того огромного пояса планетезималей, который был почти уничтожен Ураном и Нептуном. Общая его масса в тысячи раз превышала массу пояса Койпера.

И еще один любопытный аспект «модели Ниццы». Она лишний раз свидетельствует, насколько случайным было возникновение Солнечной системы в том виде, в каком она существует. Исследователям было достаточно лишь немного изменить начальные условия этой «задачи», как они получали очень странные результаты. Планеты то обращались по необычайно вытянутым орбитам, больше напоминавшим траектории комет, то начинали двигаться вокруг Солнца в обратном направлении, то их орбиты неизменно оставались в резонансе друг с другом. И именно такие — экзотические — планетные системы астрономы обнаруживают, наблюдая за отдаленными звездами, увеличилась, согласно расчетам, на 200 квадриллионов тонн. За прошедшие после этого 3,8 миллиарда лет Земля потяжелела лишь на 200 триллионов тонн (1 квадриллион равен 1000 триллионов).