Загадки космоса. Планеты и экзопланеты - Андрей Мурачёв

Меркурий никогда не был планетой, на которой ученые надеялись обнаружить инопланетян. Он относится к так называемой земной группе, то есть к планетам, по своим геохимическим характеристикам напоминающим Землю. Все планеты земной группы имеют железоникелевое ядро, твердую кору, а между корой и ядром у них мантия, состоящая из силикатов. Я уже писал о причинах, по которым такие планеты должны быть сконцентрированы во внутренней части Солнечной системы.

Из-за близости к Солнцу Меркурий приливно заблокирован и находится в резонансе 3:2. Это означает, что он делает три оборота вокруг своей оси за то же время, что и два оборота вокруг Солнца. Меркурий – самая маленькая из планет Солнечной системы, и его орбита довольно сильно вытянута. Более малым размером и более вытянутой орбитой обладал только Плутон. Но после того как в 2006 году его «разжаловали» из планет, первое место в этих двух «номинациях» досталось Меркурию. И это создает ряд проблем для наших теорий планетообразования. Почему? Давайте разбираться.

Всего два космических аппарата – «Маринер-10» в 1973-м и «Мессенджер»[47] в 2011–2015 годах, оба отправлены NASA, – исследовали Меркурий. Первый облетел планету три раза и провел самые общие исследования: составил карту части поверхности, обнаружил магнитное поле, определил колебания температуры поверхности. Второй аппарат изучил Меркурий более детально, и по результатам его деятельности многие из наших представлений о Меркурии были признаны неверными.

На снимках, присланных «Маринером-10», ученые увидели поверхность, покрытую разломами, вызванными остыванием и сжиманием коры планеты; широкие гладкие равнины, оставленные потоками лавы; глубокие черные воронки на этих равнинах – следы взрывной вулканической деятельности. Это всё свидетельства интенсивных геологических метаморфоз в прошлом планеты. Обнаружение их стало неожиданностью, так как считалось, что к настоящему времени Меркурий уже остыл и представляет собой реликт, по сути гигантский кусок камня, а если его поверхность и меняется, то разве что из-за столкновений с астероидами. Полет «Мессенджера» заставил отказаться от этих представлений. Теперь мы знаем, что Меркурий до сих пор является геологически живым миром и его поверхность может эволюционировать67.

Одним из главных открытий «Мессенджера» стали странные полости и впадины на поверхности Меркурия размером от нескольких десятков метров до полукилометра и глубиной 16–24 м. Они озадачивали. Проблема в том, что эти полости и впадины не могли появиться миллиарды лет назад, когда Меркурий был молод: за такой огромный промежуток времени они должны были бы совсем исчезнуть. К тому же у них слишком острые края, что тоже говорит об их недавнем происхождении. Судя по всему, им всего несколько десятков миллионов лет – то есть по геологическим меркам они образовались буквально вчера. Но каким образом? Астрономы считают наиболее вероятным, что эти полости и впадины появились, когда летучие вещества покидали поверхность Меркурия, а грунт проваливался под собственным весом68. Этот процесс не мог завершиться слишком быстро, следовательно, он может продолжаться и сегодня.

Не менее неожиданным стало обнаружение на Меркурии льда в постоянно затененных кратерах69. Это обычный водяной лед с примесью органических веществ. Лед на Меркурии, где дневная температура достигает 400 °C? Звучит довольно абсурдно. Но он там есть! В укромных уголках полярных кратеров температура может опускаться до –200 °C – этого более чем достаточно, чтобы вода замерзла. Возможно, Меркурий – целая фабрика по производству льда!70 Например, рассматривается такой сценарий: солнечный ветер, взаимодействуя с минералами на поверхности Меркурия, способствует образованию молекул водорода и воды. Водород быстро покидает планету, а вода, перемещаясь по планете, оседает в полярных кратерах, где и предстает перед недоуменными взорами ученых.

Много шума наделали изображения кратера Дега, названного в честь французского импрессиониста. Кратер окрашен в странные темно-сине-фиолетовые тона, окружен острыми горами, а в его центре высится самая настоящая пирамида. Уфологи заговорили о следах инопланетян, но ученые, к сожалению, не поддержали их энтузиазм. О том, какое именно вещество вызвало столь необычный цвет кратера, ведутся дискуссии, но судя по тому, что сине-фиолетовые регионы встречаются на Меркурии довольно часто – таким цветом обладает не только кратер Дега, – этот оттенок вызван некой породой, в изобилии имеющейся в мантии и коре Меркурия. Что же касается пиков в центре ударных кратеров, их часто можно обнаружить на фотографиях Луны и поверхностей других каменистых тел. Эти пики образуются в результате «отскока» расплавленных горных пород во время резкого ударного сжатия, вызванного падением метеорита, а по мере увеличения размера кратера превращаются в кольцеобразные структуры71.

Теперь заглянем вглубь Меркурия. Ядра планет земной группы состоят в основном из самых тяжелых металлов – железа и никеля. Благодаря «Месенджеру», измерившему микроскопические колебания сил тяжести на Меркурии и составившему гравитационную карту, стало возможным произвести расчет радиуса ядра Меркурия. Оказалось, что он составляет почти 82 % от радиуса всей планеты72 – это сравнимо по размеру с нашей Луной (радиус земного ядра, к примеру, составляет всего 45 % от радиуса Земли)! Огромное ядро Меркурия остается одной из самых главных его загадок. Как будто неизвестная и могучая сила когда-то давным-давно снесла всю мантию с этой планеты, оставив лишь прослойку из расплавленной породы между ядром и корой толщиной всего в 400 км – это почти в 13 раз тоньше земной мантии. В мантии Меркурия в значительно бо́льшей концентрации, чем в мантиях других планет земной группы, содержатся такие элементы, как сера, калий и некоторые другие73.

Рисунок 13. Кратер Дега

Очень вытянутая орбита, наличие летучих элементов в коре, особенности состава мантии, высокое содержание железа в составе планеты – все это говорит о драматической истории формирования Меркурия и дает благодатную почву для всевозможных интерпретаций. Объяснение необычайно тонкой мантии Меркурия многие астрономы пытаются найти в различных вариантах гипотезы о мегаимпакте – столкновении с гигантской протопланетой74. Такой катаклизм действительно мог способствовать выбросу большей части меркурианской мантии в космос и обусловить наблюдаемые сегодня характеристики Меркурия. В ранней Солнечной системе столкновения протопланет должны были происходить часто, и в описанном сценарии на первый взгляд нет ничего удивительного. Но при более тщательном рассмотрении возникают вопросы.