4,4 миллиарда лет назад

Образование облака Эпика – Оорта

Под влиянием гравитации планет-гигантов и многочисленных близкорасположенных звезд небольшие тела Солнечной системы рассеялись и образовали огромное облако.

Через десять миллионов лет после начала образования планет газопылевой диск, то есть та самая плацента, которая обеспечила питанием зародыши планет, начал постепенно рассеиваться. Планеты-гиганты, уже сформировавшиеся к этому моменту, эволюционировали внутри диска, в котором оставались неиспользованные остатки материи. Наблюдения, как правило, в инфракрасном спектре позволили астрофизикам обнаружить аналогичные «постпланетарные» диски вокруг многих молодых звезд. Пост-планетарный диск, вращавшийся вокруг Солнца, состоял из зернистой пыли, довольно большого количества газа и значительного числа планетезималей – небольших тел, не успевших преобразоваться в планеты. Весь этот материал находился на расстоянии около сорока астрономических единиц от Солнца.

Много мелких небесных тел было выброшено за пределы Солнечной системы и в результате гравитационного взаимодействия планет-гигантов. Такие тела обращались вокруг Солнца по очень вытянутым орбитам, пролегавшим далеко на окраинах Солнечной системы. В ту эпоху звезды, сформировавшиеся одновременно с Солнцем, еще образовывали небольшое скопление, не успевшее рассеяться. Поэтому звездная плотность уголка галактики, в котором находилась Солнечная система, была все еще очень высокой: больше одной звезды на один кубический световой год. То одна, то другая звезда то и дело пролетали в окрестностях Солнечной системы. Их гравитационное воздействие на орбиты планетезималей приводило к тому, что на дальних окраинах Солнечной системы в конце концов образовалось внушительное скопище небольших небесных тел, известное в наши дни под названием «облако Эпика – Оорта».

Эстонский астрофизик Эрнст Эпик и голландский ученый Ян Оорт независимо друг от друга (Эпик еще в 1932 году, а Оорт в 1950-м) выдвинули гипотезу о том, что кометы с большим периодом обращения приходят из кометного облака, находящегося далеко за орбитой Плутона. Сегодня эта гипотеза подтверждена: облако Эпика – Оорта оказалось настоящим хранилищем комет, вмещающем больше тысячи миллиарда малых тел. Эти тела слабо связаны с Солнцем и находятся во власти внешних гравитационных воздействий, иногда забрасывающих их внутрь Солнечной системы, куда они являются в виде кометных ядер. Малые тела из облака Эпика – Оорта состоят в основном из всевозможных летучих веществ, находящихся в твердом состоянии, так называемых льдов. Общая масса облака составляет несколько земных; оно представляет собой огромную структуру, граница внутренней части которой, имеющей форму диска, лежит в тысяче астрономических единиц от Солнца, а внешняя часть, сферическая, заканчивается на расстоянии двухсот тысяч астрономических единиц от Солнечной системы.

4 миллиарда лет назад

Последняя метеоритная бомбардировка

Все больше планетологов считают, что спустя сотни миллионов лет после их образования четыре теллурические планеты и примкнувшая к ним Луна пережили период, в течение которого количество их столкновений с малыми телами резко возросло. В процессе своего образования планеты часто сталкиваются с телами меньшего размера – это естественно. Однако в начале 1970-х годов, когда астронавты трех последних миссий «Аполлон» собрали образцы лунных пород по соседству с Морем Дождей, Морем Нектара и Морем Спокойствия – тремя огромными впадинами, возникшими в результате ударных взаимодействий с крупными объектами, – то после датировки доставленных на Землю образцов, выяснилось, что эти столкновения произошли намного позднее начальной эпохи формирования планет. Это случилось около четырех миллиарда лет назад, в ходе метеоритной бомбардировки.

Причины поздней мощной бомбардировки объясняет «модель Ниццы», сценарий эволюции Солнечной системы, разработанный в обсерватории на Лазурном берегу. Согласно этой модели, четыре планеты-гиганта в эпоху своего образования находились гораздо ближе друг к другу, чем сейчас. Самая далекая тогда от Солнца планета, Уран, формировалась вблизи внутренней границы диска, насыщенного планетезималями. За счет гравитационного взаимодействия с мелкими телами на внутренней границе этого диска, четыре гиганта начали долгую миграцию: вовне – Сатурн, Нептун и Уран; внутрь, менее значительную – Юпитер. Несколько сотен миллионов лет спустя период обращения Юпитера вокруг Солнца стал равен половине периода обращения Сатурна.

Через полмиллиарда лет после окончания формирования Солнечной системы резонанс, возникший между двумя самыми массивными планетами, привел к возникновению интенсивного хаотического движения. Сатурн, выброшенный на окончательную орбиту, вступил в гравитационное взаимодействие с Нептуном и Ураном. Последние оказались вытеснены на значительно более вытянутые, чем прежде, орбиты. Они погрузились в диск планетезималей и нарушили устоявшиеся орбиты множества мелких тел, большинство из которых оказались просто выброшены за границы Солнечной системы. Но часть этих тел, наоборот, попала внутрь, на четыре теллурических планеты и Луну. Так началась метеоритная бомбардировка. Ее следы до сих пор заметны в виде огромных ударных кратеров на лишенных атмосферы Меркурии и Луне. А на Земле кратеры оказались скрытыми под водой, вероятно, уже содержавшей пребиотические материалы.