Когда у Земли было две Луны. Планеты-каннибалы, ледяные гиганты, грязевые кометы и другие светила ночного неба - Эрик Асфог

* * *

Орбита Марса ограничивает зону планет-гигантов изнутри, так что Марс служит воротами во внешнюю Солнечную систему. У него есть два очень странных спутника, открытых в 1877 г. Асафом Холлом, который использовал только что построенный 66-сантиметровый телескоп-рефрактор Военно-морской обсерватории США. Холл дал спутникам названия Фобос и Деймос в честь двух преданных и кровожадных сыновей бога войны Ареса. С этого начинается одна из самых странных историй в науке о планетах. Полутора столетиями ранее, задолго до того, как эти спутники можно было разглядеть в какой-либо телескоп, Джонатан Свифт упомянул в «Путешествиях Гулливера» две небольшие луны Марса, открытые астрономами летающего острова Лапута, – «две маленькие звезды, или два спутника, обращающихся около Марса»[193], которые он далее описал. Свифт не мог ничего обо этом знать, но в «Путешествиях Гулливера» он поместил спутники очень близко к их реальному положению[194]. В книге говорится, что внутренний спутник обращается на расстоянии трех марсианских радиусов от центра планеты каждые десять часов. В действительности орбита Фобоса проходит на расстоянии 2,8 радиуса, а его период обращения равен восьми часам. Внешний спутник у Свифта отстоит от Марса на 5 радиусов, тогда как Деймос – на 6,9.

Как одно из объяснений такого совпадения приводился интерес Свифта к сочинениям Кеплера, который скончался столетием раньше. Кеплер внимательно следил за работой Галилея, который в 1610 г. совершал открытия каждую безоблачную ночь. Ученые тех времен так же соперничали друг с другом, как сегодняшние, сталкивались с такими же проволочками при публикации своих результатов и не меньше боялись быть обставленными конкурентами. Из-за этого они часто прибегали к своеобразному методу зашифрованного опубликования – рассылали коллегам нечитаемую анаграмму текста своего открытия, а сами продолжали работать над измерениями и анализировать информацию. Таким образом, если и когда приоритет этого ученого оспаривался, он мог расшифровать свой ребус в качестве доказательства того, что был первым[195].

В 1610 г. Галилей послал Кеплеру и другим коллегам следующую абракадабру: smaismrmilmepoetaleumibunenugttauiras. В расшифрованном виде послание выглядело бы так: Altissimum planetam tergeminum observavi, то есть «Я наблюдал, что высочайшая планета состоит из трех тел». Галилей заметил «ручки» по бокам Сатурна, которые, как показали более поздние наблюдения, оказались кольцами. Но Кеплер, видимо, ожидал новостей о Марсе. Находясь под огромным влиянием нумерологии, он полагал, что раз у Земли один спутник, а у Юпитера – четыре, то Марс, находящий между ними, должен иметь два[196]. Поэтому анаграмму Галилея он расшифровал иначе, оптимистично заменив одну букву и прибегнув к ходульной латыни: Salve umbistineum geminatum Martia proles, или примерно «Приветствую вас, близнецы, Марса порожденье». Таким образом Джонатан Свифт, большой поклонник не только научных сочинений Кеплера, но и его посмертно изданного фантастического рассказа Somnium Astronomicum, уже упомянутого в первой главе, возможно, знал об идеях ученого и случайно угадал орбитальные расстояния.

Фобос и Деймос стали первыми малыми телами, сфотографированными космическими аппаратами. Под «малыми телами» я имею в виду объекты неправильной формы, не обладающие достаточной силой тяжести, чтобы стать сфероидом. Фобос и Деймос не являются астероидами в точном смысле слова, хотя не так давно господствовало мнение, что они представляют собой чужаков, захваченных Марсом из Главного пояса. Со всей определенностью, эти темные, красноватые, изрытые кратерами глыбы выглядят как астероиды. Но захват астероида на орбиту вокруг планеты очень маловероятен – это много сложнее, чем забросить теннисный мячик в открытое окно машины, проезжающей за несколько улиц от вас. Если сближение происходит слишком быстро, тело не будет захвачено, а если слишком медленно, оно упадет на планету. И даже если такой захват был бы возможен, астероиды подлетают к Марсу со всех направлений. Было бы ошеломительным совпадением, если бы хоть один из них (не говоря уж об обоих) закончил свой путь на круговой орбите в экваториальной плоскости Марса.

С 1980-х гг. ученые предполагали, что гигантское столкновение стало причиной возникновения на Марсе Северного Полярного бассейна – низменности в северном полушарии, создающей еще одну геологическую дихотомию. Согласно данным компьютерного моделирования, ударное образование бассейна такой величины привело бы к появлению диска осколков, где имелось бы более чем достаточно материала для формирования Фобоса и Деймоса, причем все это вещество обращалось бы в экваториальной плоскости. Но тут возникает новая проблема: появление Северного Полярного бассейна выбросило бы на орбиту в тысячу раз больше материала, которого хватило бы на спутник диаметром в сотни километров, по массе пропорциональный Луне на орбите Земли. Более мелкое ударное событие вообще не привело бы к образованию диска, где мог бы зародиться спутник: изверженная порода либо упала бы обратно, либо улетела в космос. Таким образом, кажется, мы имеем ситуацию «все или ничего»: либо крупный спутник Марса, либо никаких спутников. Мы вернемся к этому вопросу позднее, а сейчас давайте просто осознаем его как одну из тех восхитительных научных проблем, где на первый взгляд небольшая странность (скажем, Фобос) меняет нашу точку зрения на более крупный объект (скажем, Марс) и тем самым влияет на понимание нами самого процесса планетообразования – хвосты, которые виляют собакой.

Почему Марс вообще так невелик, если у нас есть все основания полагать, что толстый диск вещества первоначально простирался от Венеры до Сатурна? Если плотность диска была неизменной во всем этом диапазоне, то есть в нем не было промежутка, Марс должен был оказаться в пять или шесть раз тяжелее и гораздо более богатым водой – более землеподобным, а не маленьким и сухим. Возьмем другую, еще более странную теорию, основанную на миграции планет-гигантов[197]. В соответствии с моделью «великой миграции» Юпитер зародился на расстоянии в 3 а.е. от Солнца, а не в 5 а.е., где он находится сейчас. Его ядро состоит не изо льда, а из горных пород. С этой начальной позиции он передвинулся внутрь на орбиту с радиусом 1,5 а.е., туда, где сейчас находится Марс, собрав в себя практически все, что там было. Затем возник Сатурн, который тоже начал двигаться к Солнцу, пока не попал в резонанс 3:2 с Юпитером и не застрял – что-то подобное произошло с Плутоном и Нептуном, но Юпитер и Сатурн более близки по массе. Это создало на орбитах Юпитера и Сатурна огромную центробежную силу, которая со временем привела эти гиганты на их нынешние позиции.