Около 4,1–3,8 миллиарда лет назад внутренние планеты Солнечной системы могли пережить один из самых жестоких периодов в своей истории. Множество астероидов и комет обрушилось на Меркурий, Венеру, Землю, Марс и Луну.
На одних телах следы этих ударов сохранились в виде древних кратеров, на других были почти стерты вулканизмом, тектоникой, атмосферой и эрозией. Этот гипотетический эпизод получил название поздней тяжелой бомбардировки — и до сих пор остается одной из самых обсуждаемых загадок планетологии.
Содержимое
Как ученые узнали о бомбардировке
О гипотезе поздней тяжелой бомбардировки ученые заговорили после исследования лунных образцов, доставленных на Землю в рамках программы «Аполлон» в конце 1960-х — начале 1970-х годов. Когда геологи датировали породы из разных районов Луны, они обнаружили нечто странное: многие образцы имели возраст около 3,9 миллиарда лет. Следы ударных событий из разных мест давали близкие даты. Это выглядело не как совпадение, а как указание на то, что в тот период в Солнечной системе происходило что-то крайне интенсивное.
Дальнейший анализ выявил признаки мощных столкновений по всей поверхности Луны. Гигантские бассейны, такие как Море Дождей (лат. Mare Imbrium) и Море Ясности (лат. Mare Serenitatis), могли сформироваться примерно в этот период. Близкий возраст многих таких структур выглядел как признак того, что за относительно короткое время число столкновений резко выросло. По одной из интерпретаций, это был мощный поток малых тел, вызванный глобальной перестройкой ранней Солнечной системы.
Почему это случилось: модель Ниццы
Одно из самых известных объяснений было предложено в рамках модели Ниццы, названной в честь французского города, где ученые разработали сценарий эволюции ранней Солнечной системы. Согласно этому сценарию, в первые сотни миллионов лет существования Солнечной системы планеты-гиганты располагались значительно ближе друг к другу, чем сейчас.
Юпитер, Сатурн, Уран и Нептун медленно меняли свои орбиты, взаимодействуя с диском малых ледяных тел, оставшихся после формирования планет. В какой-то момент орбитальные периоды Юпитера и Сатурна вошли в резонанс 2:1: за два оборота Юпитера Сатурн совершал один оборот вокруг Солнца. Это резонансное взаимодействие дестабилизировало орбиты планет-гигантов.
Уран и Нептун сместились на более далекие орбиты, пройдя через внешний диск малых ледяных тел — предшественник современного пояса Койпера. Орбиты миллиардов малых тел изменились, и часть этих объектов устремилась внутрь Солнечной системы — к планетам земной группы.
Масштабы катастрофы
Масштабы возможной бомбардировки впечатляют. По расчетам, за этот период на Луну могли упасть сотни и даже тысячи крупных тел, включая астероиды диаметром более 10 километров. Земля, как более крупная планета с сильной гравитацией, должна была получить значительно больше ударов, чем Луна.
На Меркурии следы древних ударов видны особенно хорошо: его поверхность почти не перерабатывалась, поэтому она до сих пор покрыта множеством кратеров. Равнина Жары диаметром около 1 550 километров тоже могла образоваться в эпоху поздней тяжелой бомбардировки.
На Марсе древние ударные бассейны сохранились, но их очертания местами сглажены вулканизмом, эрозией и более поздними изменениями рельефа.
На Венере древних ударных следов сохранилось мало: поверхность планеты геологически молода, а следы более ранних эпох, по-видимому, были в значительной мере стерты вулканическими и тектоническими процессами.
Бомбардировка и жизнь на Земле
Один из самых захватывающих вопросов — как поздняя тяжелая бомбардировка соотносится с возникновением жизни. Древнейшие возможные следы жизни на Земле датируются примерно 3,5–3,8 миллиарда лет назад — то есть жизнь могла появиться либо в самом конце бомбардировки, либо вскоре после нее.
Долгое время считалось, что непрекращающийся поток астероидов делал возникновение жизни почти невозможным: любые органические молекулы могли быть уничтожены чудовищными взрывами и разогревом поверхности.
Однако современные исследования рисуют более сложную картину. Удары крупных астероидов могли испарять часть поверхностных вод, но глубоководные гидротермальные источники имели шанс пережить даже очень мощные столкновения. Более того, часть комет и астероидов могла доставлять на Землю органические соединения, воду и аминокислоты — строительные кирпичики жизни. Другими словами, поздняя тяжелая бомбардировка могла сыграть одну из ключевых ролей в зарождении жизни.
Была ли бомбардировка действительно поздней?
В последние годы гипотеза о поздней тяжелой бомбардировке оспаривается. Ряд исследователей предполагает, что отдельного катастрофического всплеска могло и не быть. Возможно, поток ударов постепенно затухал после формирования планет, а то, что мы принимаем за пик около 3,9 миллиарда лет назад, является лишь последним хорошо сохранившимся этапом этого процесса.
Концентрация датировок около 3,9 миллиарда лет может объясняться не резким пиком бомбардировки, а тем, что более ранние кратеры были перекрыты поздними ударами, разрушены или их следы не сохранились.
Так что сегодня ученые спорят о том, действительно ли около 3,9 миллиарда лет назад Солнечная система пережила короткий катастрофический всплеск ударов — или мы видим лишь лучше сохранившиеся следы более долгой бомбардировки.
Главное
Поздняя тяжелая бомбардировка — гипотетический период массированных астероидных и, возможно, кометных ударов по внутренним планетам Солнечной системы и Луне примерно 3,9 миллиарда лет назад. Одним из возможных объяснений считается гравитационная перестройка орбит планет-гигантов, из-за которой множество малых тел оказалось на новых траекториях. Следы такой бомбардировки сохранились на Луне, Меркурии и Марсе в виде древних ударных бассейнов и многочисленных кратеров.
Часто задаваемые вопросы
Сколько времени длилась поздняя тяжелая бомбардировка?
По основным оценкам, активная фаза бомбардировки могла продолжаться от 20 до 200 миллионов лет — примерно с 4,1 до 3,8 миллиарда лет назад. Пик интенсивности обычно связывают с периодом около 3,9 миллиарда лет назад. В масштабах Солнечной системы это относительно короткий эпизод, однако по земным меркам — колоссальный промежуток времени.
Может ли подобное повториться сегодня?
Современная Солнечная система значительно стабильнее той, что существовала четыре миллиарда лет назад. Планеты-гиганты давно заняли устойчивые орбиты, а пояс Койпера и облако Оорта не находятся в состоянии масштабной перестройки. Массированная бомбардировка, сравнимая с поздней тяжелой бомбардировкой, в обозримом будущем крайне маловероятна — хотя отдельные крупные удары по планетам Солнечной системы продолжаются и сегодня.
Есть ли следы поздней тяжелой бомбардировки на Земле?
Прямых следов почти не сохранилось: тектоника плит, вулканизм и эрозия за миллиарды лет стерли кратеры той эпохи. Однако геохимические исследования очень древних горных пород фиксируют следы метеоритного вещества — повышенное содержание иридия, осмия и других платиноидных металлов, которые редки в земной коре, но типичны для астероидов и комет.
Читайте также: Солнечная система может быть окружена гигантским магнитным туннелем.
