Текст книги "Если Вселенная изобилует инопланетянами… Где все?"

Автор книги: Стивен Уэбб

сообщить о нарушении

Текущая страница: 23 (всего у книги 36 страниц)

Последствия гипотезы Земли-снежка глубоки, и некоторые из них мы рассмотрим позже.

Супервулканы

Если вулканы были спасителями жизни во время событий Земли-снежка в неопротерозойскую эру, то совсем недавно они оказались почти катастрофическими для разумной жизни: они почти уничтожили Homo sapiens. Недавние исследования показывают, что люди генетически удивительно схожи. Чтобы объяснить это отсутствие генетического разнообразия, некоторые биологи предположили, что наш вид прошел через «генетическое узкое место» около 75 000 лет назад. Узкое место возникает, когда размер популяции резко сокращается; в случае нашего вида общее число людей, живших на Земле, могло упасть до нескольких тысяч. Мы почти вымерли.

Если это узкое место действительно имело место, то нам не нужно далеко ходить за дымящимся пистолетом, который мог его вызвать. Вулкан Тоба на Суматре извергся 74 000 лет назад; извержение было настолько сильным, что заслужило звание «супервулкана». Извержение было гораздо более сильным, чем недавние вулканические взрывы, такие как Пинатубо и Сент-Хеленс. Климатологи предположили, что извержение супервулкана может вызвать вулканическую зиму – по эффекту похожую на ядерную зиму, но без радиации. Не исключено, что годы засухи и голода после такого взрыва могли довести дотехнологический человеческий вид до грани вымирания.

Массовые вымирания

Удар метеорита, глобальное оледенение, супервулканы. Даже на такой спокойной планете, как Земля, жизни приходится бороться со многим. Иногда, будь то один из трех упомянутых выше механизмов или один из небесных агентов разрушения, упомянутых ранее, жизнь едва держится.

С тех пор, как жизнь животных стала обильной на Земле, во время Кембрийского взрыва около 540 миллионов лет назад, жизнь на Земле пережила многочисленные массовые вымирания – событие массового вымирания определяется как период, в течение которого наблюдается значительное сокращение биоразнообразия.^[335] События вымирания различаются по своей серьезности. Во время пяти великих массовых вымираний^[336] погибло более половины всех существовавших тогда видов. Эти пять событий, в хронологическом порядке, – Ордовикское, Девонское, Пермское, Триасовое и Меловое.

Ордовикское вымирание 440 миллионов лет назад и Девонское вымирание 370 миллионов лет назад привели к исчезновению более пятой части морских семейств. О влиянии на наземную жизнь известно меньше, в основном из-за скудности палеонтологической летописи для этих эпох. Причина этих событий вымирания остается предметом дискуссий.

Пермское вымирание 250 миллионов лет назад было самым крупным из всех великих массовых вымираний. Возможно, вымерло более 90% морских видов; было потеряно восемь из 27 отрядов насекомых (насекомые пережили другие массовые вымирания); потери были разрушительными. Причина этого катастрофического события неясна; было предложено несколько механизмов, возможно, действующих синергетически, для объяснения этой глобальной катастрофы.

Триасовое вымирание 220 миллионов лет назад привело к значительному сокращению числа морских и наземных видов. Опять же, ученые спорят о причине этого сокращения биоразнообразия.

Меловое вымирание 65 миллионов лет назад – самое знаменитое и известное из всех массовых вымираний. Это событие положило конец эпохе динозавров и создало условия, которые привели к расцвету млекопитающих. Почти наверняка причиной этого вымирания стали последствия падения крупного метеорита.^[337] Есть несколько причин верить в теорию падения метеорита как причины этого вымирания. Во-первых, кратер Чиксулуб шириной 200 км на полуострове Юкатан в Мексике имеет точно соответствующий возраст. Во-вторых, независимо от того, откуда в мире взяты образцы горных пород с границы Мелового и Третичного периодов, они показывают высокую концентрацию иридия, чего и следовало ожидать, если бы крупный астероид ударил по Земле. В-третьих, многие из тех же мест содержат зерна ударного кварца – еще один признак сильного удара. В-четвертых, геологи часто находят мелкие частицы сажи в глинах с границы Мелового и Третичного периодов – частицы, которые могли образоваться только в результате горения растительности; подразумевается, что большая часть растительного покрова Земли была охвачена огнем. Непосредственные последствия удара, очевидно, убили бы большое количество организмов. Точный механизм уничтожения большого числа видов менее ясен; это могло быть изменение атмосферы, ядерная зима, крупномасштабные длительные пожары, кислотные дожди, комбинация этих эффектов или что-то совершенно другое. Последствия также зависели от того, когда и где метеорит ударил по Земле, а также от массы и скорости метеорита. Если бы метеорит ударил всего на несколько часов позже, последствия могли бы быть менее смертоносными; если бы метеорит был всего в два раза больше, вымирание жизни могло бы быть полным.

Вымирания и парадокс Ферми

Трудно сказать, какие уроки мы можем извлечь из этих событий вымирания. Они кажутся различными по характеру, причине и серьезности. Только в случае Мелового события существует определенный и установленный причинный механизм. Другие вымирания могли быть вызваны чем-то совершенно иным; в конце концов, в этой книге мы рассмотрели много потенциальных угроз. Формы жизни на других планетах, предположительно, сталкиваются с теми же опасностями, и они могут столкнуться с дополнительными рисками, которых избежала жизнь на Земле. Например, в некоторых планетных системах могут быть планеты с жизнью на орбитах, которые становятся хаотичными, и массовое вымирание было бы вероятным. Или изменение скорости вращения планеты могло бы спровоцировать массовое вымирание. Все, что вызывает обширное изменение климата – будь то глобальное похолодание или потепление за пределы температур, терпимых для жизни животных – может вызвать массовое вымирание. Возможно, урок просто в том, что планетные системы опасны: в течение миллиардов лет массовые вымирания неизбежны.

Небольшой шаг от утверждения, что массовые вымирания неизбежны, до утверждения, что они играют роль в разрешении парадокса Ферми. Фактически, люди использовали идею массовых вымираний, чтобы предложить два совершенно противоположных решения парадокса. Прямое предположение заключается в том, что события массового вымирания препятствовали развитию разумной жизни на других планетах. Более тонкое предположение заключается в том, что, в бессмертной капитализации Селларса и Йейтмана, массовые вымирания – это Хорошая Вещь, которая случается слишком редко на других планетах! (По крайней мере, правильный тип событий вымирания случается слишком редко.)

Легко понять, почему массовые вымирания могут быть Плохой Вещью. Многие люди утверждали бы, что жизнь – по крайней мере, жизнь, какой мы ее знаем – имеет только две защиты от массового вымирания. Первая защита – простота: это подход, принятый прокариотами (Решение 67), которые выживали миллиарды лет. Бактерии, по сути, сохранили свой одноклеточный план строения на протяжении эонов; действительно, возможно, хотя и трудно доказать окончательно, что современные бактерии генетически идентичны самым ранним живым клеткам 3,7 миллиарда лет назад. Их способность развивать биохимические реакции на новые экологические вызовы позволяет прокариотам справляться с большинством испытаний, которые может бросить им Природа. Только катастрофа огромного масштаба могла бы удалить всю прокариотную жизнь с Земли. С другой стороны, мы не можем общаться с бактериями. Рассматривая вопрос Ферми, нас интересуют сложные многоклеточные формы жизни. Как они переживают пращи и стрелы миллиардов лет фортуны?

Вторая защита от массового вымирания – это разнообразие – подход, принятый животными и растениями. Если тип содержит много разных видов, если у него есть разные способы зарабатывать на жизнь, то есть шанс, что один или два вида переживут событие вымирания. Позже разнообразие типа может быть восстановлено. Таким образом, хотя жизнь животных и растений менее вынослива, чем бактериальная жизнь, и гораздо более подвержена вымиранию, в долгосрочной перспективе она может выжить. (Это своего рода тема этой книги: не кладите все яйца в одну корзину.)

У нас нет представления о том, как протекала эволюция на других планетах, но, возможно, Земля редка тем, что имеет типы с множеством различных видов. (См. Решение 62, где объясняется одна из причин, почему это может быть так.) Сложная жизнь на других мирах может быть менее вероятной для выживания в неизбежных событиях вымирания. Мы можем представить себе миры, населенные множеством различных, странно выглядящих, поистине чуждых существ – существ, обладающих разнообразными необычными планами строения тела. На таких мирах могло бы быть большое количество типов, на эволюцию которых до их нынешнего состояния ушли эоны. Но если эти типы представлены лишь несколькими видами – что ж, когда ударит метеорит, или климат потеплеет, или изменится наклон оси планеты, эти типы вполне могут вымереть. Может быть, Земле просто повезло (опять это слово «повезло»). Это мрачное разрешение парадокса Ферми.

Мы столкнулись с более тонким предположением относительно массовых вымираний – а именно, что они могут быть необходимы для развития разумной жизни – когда обсуждали предположение о «насосе эволюции». Конечно, было бы не весело находиться рядом, когда астероид шириной 20 км врезается в Землю или глобальные температуры резко падают. Но в долгосрочной перспективе – перспективе, измеряемой десятками миллионов лет – жизнь может извлечь выгоду из таких катастроф. После потопа у новых и радикально отличных форм появляется шанс эволюционировать; Природа может использовать изменившуюся среду для создания и экспериментирования с различными видами, а возможно, даже с различными планами строения тела. Несомненно, после событий массового вымирания биоразнообразие всегда в конечном итоге восстанавливало довымирающий уровень, а затем превышало его.

Одно спорное предположение заключается в том, что два ключевых события в истории жизни на Земле – развитие эукариотической клетки и Кембрийский взрыв (подробнее об этом в последующих разделах) – были прямым результатом выхода из событий Земли-снежка. Само событие вызвало бы массовое вымирание. Но выход? Химические изменения, которые Земля-снежок вызвала бы в океанах, генетическая изоляция видов, огромное давление окружающей среды на жизнь, повышение температуры и быстрое таяние льдов – все эти факторы могли бы объединиться, чтобы создать время быстрой эволюционной активности. По мнению некоторых ученых, ни животные, ни высшие растения не существовали бы сегодня, если бы не прошлые события Земли-снежка.

Возможно, «правильные» события глобального оледенения редки на других планетах. Планета должна находиться в зоне обитаемости, у нее должны быть океаны воды, она должна погрузиться в ледниковый период, и у нее должны быть активные вулканы, извергающие парниковые газы, чтобы растопить лед. Возможно, нормой для большинства водных планет является погружение в состояние Снежного кома без возможности выхода. Массовые вымирания были бы тотальными.

Голоценовое вымирание

Было бы неправильно обсуждать прошлые события массового вымирания, не упоминая Голоценовое вымирание. Эпоха Голоцена охватывает последние десять тысячелетий, вплоть до наших дней. Другими словами, мы живем во время события массового вымирания. В данном случае причина ясна: деятельность человека. Мы охотимся на виды до их исчезновения; мы сеем хаос, интродуцируя чужеродные виды в экосистемы; и, что самое важное, мы разрушаем места обитания. Не кажется, что мы находимся в эпицентре массового вымирания, потому что в масштабах отдельного человека 10 000 лет – это долгий срок. Однако в геологическом масштабе это мгновение. По некоторым оценкам, скорость вымирания видов^[338] сейчас в 120 000 раз превышает «нормальную» или «фоновую» скорость. Многие виды, вымершие из-за уничтожения нами тропических лесов, даже не были задокументированы. Если нынешняя скорость вымирания сохранится, а уничтожение тропических лесов продолжится, то глобальные атмосферные и климатические эффекты кажутся неизбежными. Вполне возможно, что наш вид станет одним из тех, кто присоединится к вымиранию. Возвращаясь к предыдущему решению, рассмотренному в книге, возможно, общим эволюционным законом является то, что разум уничтожает сам себя.

Решение 62: У Земли уникальная система тектоники плит

Нам нужна история, которая начинается с землетрясения и достигает кульминации. Сэмюэл Голдвин

В период 2000–2008 годов в среднем 50 184 человека погибали ежегодно из-за землетрясений.^[339] Цунами в День подарков 2004 года, вызванное подводным землетрясением у западного побережья Суматры, унесло жизни почти четверти миллиона человек. Поэтому кажется странным, что некоторые геологи считают существование тектоники плит – процесса, который вызывает землетрясения и извержения вулканов – необходимым для существования сложной жизни. Но есть серьезная причина полагать, что три явления – жизнь, водные океаны и тектоника плит – связаны между собой. И эта связь может быть уникальной для Земли. Аргумент таков.

Различные планеты Солнечной системы имеют разные методы отвода внутреннего тепла. В случае Земли тепло, генерируемое радиоактивным распадом во внутренних слоях, переносится конвективным методом, который порождает тектонику плит^[340] (или, на более разговорном языке, дрейф континентов). Рассмотрим, что происходит вблизи срединно-океанического хребта – подводного горного хребта, где образуется новая кора. Горячий материал из глубокой мантийной области Земли поднимается на поверхность в конвекционной ячейке, а на поверхности он растекается и затвердевает в океаническую кору – становится частью литосферы. В геологических масштабах времени новый материал плавает на горячей мантии под ним и удаляется от места своего рождения. Во время этого процесса он остывает и накапливает массы магматических пород. Материал становится тяжелее, и через многие десятки миллионов лет он под собственным весом погружается обратно, глубоко в мантию, в местах, называемых зонами субдукции. В конце концов, цикл повторяется. В геологических масштабах времени внешние области нашей планеты напоминают одну из тех китчевых лавовых ламп.

Некоторые ученые утверждают, что тектоника плит может быть самым важным требованием для развития жизни животных. Есть несколько причин, по которым тектоника плит может быть жизненно важна. Давайте рассмотрим только три из них. (В Решении 67 мы рассмотрим четвертую возможность.)

Во-первых, механизм тектоники плит, по-видимому, играет важную роль в создании магнитного поля Земли. Теория планетарного магнетизма чрезвычайно сложна, но, по сути, планеты генерируют магнитное поле посредством внутреннего динамо. Такое динамо требует трех вещей: планета должна вращаться, она должна содержать область с электропроводящей жидкостью, и она должна поддерживать конвекцию в области проводящей жидкости. Трудно быть уверенным, но в случае Земли кажется вероятным, что без тектоники плит конвекционные ячейки перестали бы выносить тепло на поверхность, динамо перестало бы функционировать, и магнитное поле Земли составило бы крошечную долю его нынешнего значения. Актуальность всего этого ясна: магнитное поле Земли помогает предотвратить рассеяние высокоэнергетических частиц солнечного ветра атмосферных частиц в космос; со временем такое распыление могло бы привести к рассеянию атмосферы Земли. Короче говоря, без магнитного поля Земли поверхностная жизнь могла бы не развиться.

Во-вторых, тектоника плит создала континенты Земли и продолжает их обновлять. Континенты важны. Мир со смесью океанов, островов и континентов с большей вероятностью предложит эволюционные вызовы, чем мир, в котором преобладает исключительно вода или суша. Кроме того, тектоника плит вызывает изменение условий окружающей среды и, таким образом, способствует видообразованию. Например, предположим, что отделение участка суши от континентального массива приводит к тому, что определенный вид птиц живет как на новом острове, так и на первоначальном континенте. Со временем среда на острове будет отличаться от континентальной среды; птицы столкнутся с разными проблемами и будут развиваться по-разному. Со временем появятся два вида там, где раньше был один. Таким образом, тектоника плит способствует биоразнообразию, которое, как мы видели, важно во время событий массового вымирания.

В-третьих, и, возможно, самое важное, в течение миллиарда лет или более тектоника плит играла ключевую роль в регулировании температуры поверхности Земли. Климат на нашей планете долгое время балансировал на острие бритвы. Если температура слишком сильно падает и ледяные шапки начинают увеличиваться в размерах, может произойти безудержный эффект ледникового периода: Земля замерзает. Если температура слишком сильно повышается и океаны начинают кипеть, то дополнительный водяной пар в атмосфере может вызвать безудержный парниковый эффект: Земля закипает. Некоторые прокариоты могут выжить в этих экстремальных температурах, но сложные формы жизни процветают только в гораздо более узком диапазоне температур. Тектоника плит, как утверждают некоторые ученые, имеет механизм тонкой настройки, который поддерживает планетарный термостат «как раз» для жизни животных.

Способ, которым тектоника плит контролирует температуру,^[341] довольно сложен, и в нем задействовано более одного механизма. Однако ключевую роль она играет в регулировании содержания углекислого газа в атмосфере. CO₂ является эффективным парниковым газом: если атмосфера содержит слишком много CO₂, то глобальные температуры могут повыситься, что человечество, похоже, упорно демонстрирует экспериментально. С другой стороны, если атмосферного CO₂ слишком мало, то Земля не может воспользоваться парниковым эффектом, и планета остывает.

Теперь CO₂ не остается в атмосфере навсегда. Углекислый газ реагирует с водой, образуя угольную кислоту; таким образом, дожди «вымывают» его из атмосферы. Эта угольная кислота выветривает горные породы на поверхности Земли, и химические продукты этого выветривания переносятся реками в океан. Продукты оказываются в виде карбоната кальция (CaCO₃) и кварца (SiO₂) на дне океана, как за счет образования горных пород, так и за счет образования раковин живых организмов. В конце концов, механизм тектоники плит заставляет этот CaCO₃ и SiO₂ погружаться в глубины Земли. Таким образом, атмосферный CO₂ удаляется. Но это еще не конец истории! Высокие температуры и давления глубоко внутри Земли преобразуют карбонат кальция обратно в CO₂ и CaO. Затем тектоника плит перерабатывает CO₂ – и множество других полезных материалов – создавая вулканы. (Вулканы выбрасывают огромное количество материала. В 2010 году труднопроизносимый исландский вулкан нанес ущерб международным авиаперевозкам. Хотя извержение Эйяфьядлайёкюдля было сравнительно небольшим, оно все же выбросило около 250 миллионов кубических метров пепла и шлака и порядка миллиона тонн CO₂.)

Рис. 5.13 Небольшое извержение Сакурадзимы в 2009 году. На переднем плане город Кагосима. Сакурадзима – один из самых активных вулканов в мире; пока я пишу это, в апреле 2014 года, Сакурадзима – единственный вулкан с уровнем опасности 3 – активность такова, что людей предупреждают не посещать его. (Автор: Кимон Берлин)

Если бы атмосферный CO₂ не восполнялся, Земля подверглась бы глобальному похолоданию. Но что, если в атмосферу попадет слишком много CO₂? Не рискуем ли мы безудержным парниковым эффектом? Оказывается, по мере потепления планеты химическое выветривание горных пород усиливается, что приводит к удалению большего количества CO₂ из атмосферы, что приводит к охлаждению планеты (таким образом, замедляя скорость удаления CO₂ из системы, что приводит к потеплению планеты и так далее, в классическом механизме обратной связи). Этот CO₂-силикатный цикл довольно сложен, и детали до сих пор не полностью поняты, но цикл, по-видимому, имеет решающее значение для долгосрочной стабилизации глобальной температуры.

Можно утверждать, что развитие животной жизни здесь, на Земле, требовало тектоники плит – для содействия биоразнообразию, для генерации магнитного поля, для стабилизации глобальной температуры и так далее. И все же в тектонике плит нет ничего неизбежного. Только Земля, насколько нам точно известно, использует этот механизм для отвода своего внутреннего тепла. Возможно, этот процесс редок, и на других планетах отсутствует животная жизнь, потому что у них нет тектоники плит.

Мы не знаем, как часто будет происходить тектоника плит, потому что у нас нет хорошей общей теории этого процесса. Тип вопросов, которые можно было бы задать – Как зависит существование тектоники плит от массы планеты? Как оно зависит от химического состава мантии? – на них нельзя ответить с помощью современных моделей, поэтому нелегко дать хорошую оценку того, сколько планет может развить и поддерживать тектонику плит. В отсутствие точных фактов, как из эксперимента, так и из теории, можно спорить в обе стороны. Некоторые ученые считают, что титаническое столкновение, сформировавшее Луну, заложило семена, из которых развилась тектоника плит; в этом случае тектоника плит может быть редкой. С другой стороны, основные условия для тектоники плит кажутся относительно простыми: планета должна иметь тонкую кору, плавающую поверх горячей, жидкой области, подвергающейся конвекции из-за поднимающегося тепла от ядра. Возможно, водные океаны также необходимы для «смягчения» коры и обеспечения субдукции. Такие условия, вероятно, не редки. Редки, возможно, но не очень редки. Другими словами, мы просто не знаем, является ли тектоника плит распространенным явлением.

Даже если тектоника плит редка, обязательно ли из этого следует, что животная жизнь редка? Хотя тектоника плит, по-видимому, сыграла (и продолжает играть) благоприятную роль в развитии жизни на Земле, является ли она единственным механизмом, который может обеспечить эти преимущества? Тектоника плит – чрезвычайно сложный процесс; само существование CO₂-силикатного цикла стало известно лишь несколько десятилетий назад. В таких случаях, когда научное понимание все еще находится в зачаточном состоянии, часто оказывается, что существует более одного способа решения проблемы. Возможно, прямо сейчас ученые планеты, вращающейся вокруг какой-нибудь безымянной звезды M-класса, восхищаются механизмом охлаждения своего мира и тем, как он почти чудесным образом стабилизирует их глобальную среду.

Мое предположение таково, что, как и многие факторы, которые мы обсуждали, возможная редкость тектоники плит сама по себе недостаточна для ответа на парадокс Ферми. Но это может быть еще одним фактором, делающим менее вероятным развитие внеземных цивилизаций на других планетах.

Решение 63: Луна уникальна

Как королева выходит одинокая Луна. Джордж Кроли, Диана

В последний раз, когда я проверял, астрономы обнаружили 173 естественных спутника, вращающихся вокруг восьми планет Солнечной системы. (С тех пор как я написал первое издание этой книги, было открыто более ста лун. С другой стороны, количество планет уменьшилось на одну: в 2006 году Плутон был переклассифицирован в транснептуновую карликовую планету или плутоид.) Учитывая значительное количество планетарных спутников, существующих в Солнечной системе, кажется абсурдным предполагать, что наша Луна уникальна, тем более что она имеет какое-либо отношение к парадоксу Ферми. Тем не менее, на протяжении десятилетий у людей было навязчивое подозрение, что Луна – это то, что делает Землю особенной.

Здесь уместны три вопроса. Во-первых, в чем необычность Луны? Во-вторых, насколько вероятно существование спутников, подобных земному, в других планетных системах? В-третьих, каким образом существование Луны могло быть необходимо для развития разумной жизни?

Ну, начиная с первого вопроса, Луна необычна тем, что она большая. Действительно, Земля уникальна тем, что обладает таким большим спутником. Заметьте, наша Луна не самая большая луна в Солнечной системе. Эта честь принадлежит Ганимеду, одной из лун Юпитера. Два других спутника Юпитера – Каллисто и Ио – также немного больше Луны; как и Титан, одна из лун Сатурна. Но Ганимед, Каллисто, Ио и Титан вращаются вокруг планет-гигантов. По сравнению со своими родительскими телами эти спутники – как пылинки. Наша Луна, с другой стороны, велика по сравнению с Землей: она имеет ⅟₈₁ массы нашей планеты. Систему Земля-Луна справедливо называют «двойной планетой». И, переходя ко второму вопросу, двойные планеты могут быть редки.

Чтобы оценить редкость «двойных планет», нам нужно понять, как сформировалась Луна. В течение многих лет формирование Луны было одной из давних проблем планетологии. Было предложено несколько механизмов, включая совместную аккрецию (при которой Земля и Луна сформировались одновременно из газа и пыли солнечной туманности), деление (при котором Земля сформировалась первой, но вращалась так быстро, что большой кусок материала оторвался и сформировал Луну) и захват (при котором два объекта сформировались в разных местах солнечной туманности, а затем Луна оказалась захваченной на орбиту после того, как подошла слишком близко к Земле). Все эти механизмы испытывали трудности в объяснении нескольких важных особенностей системы Земля-Луна, но была надежда, что анализ лунных пород, доставленных миссиями «Аполлон», подтвердит один из них. Вместо этого стало ясно, что ни одна из этих идей не работает. Нужна была новая теория формирования Луны.

В 1975 году две группы независимо друг от друга предложили гипотезу^[342] столкновения для объяснения происхождения Луны. Они постулировали, что объект размером с Марс, которому с тех пор дали имя Тейя, ударил по молодой Земле под углом. Невообразимо сильное столкновение выбросило смесь земного материала и материала ударника на орбиту вокруг Земли, и этот материал быстро сконденсировался, образовав Луну.

Теперь ученые не любят прибегать к катастрофическим событиям для объяснения своих наблюдений, но мы знаем, что Земля на протяжении своей истории подвергалась ударам различных объектов; и осевые наклоны планет предполагают, что действительно сильные столкновения не были редкостью в ранней Солнечной системе. Столкновение с объектом, таким как Тейя, безусловно, было бы возможно.

Рис. 5.14 Восход Земли, видимый из района Моря Смита на Луне. Фотография была сделана 20 июля 1969 года во время миссии «Аполлон–11». (Автор: НАСА)

Следует признать, что детали столкновения все еще оспариваются. Рассмотрим, например, тот факт, что лунные породы, доставленные миссиями «Аполлон», имеют точно такое же соотношение трех различных изотопов кислорода (¹⁶O,¹⁷O и ¹⁸O), какое обнаруживается в земных породах; марсианские породы и метеориты показывают иное изотопное соотношение. Аналогично, соотношение двух изотопов титана (⁴⁷Ti и ⁵⁰Ti) идентично в земных и лунных породах^[343] и отличается от всех остальных мест в Солнечной системе. Это довольно загадочно в сценарии гигантского столкновения, потому что большая часть вещества Луны должна была поступить от Тейи, которая вряд ли имела такой же изотопный состав, как Земля. Еще одна проблема со сценарием Тейи заключается в том, что столкновение должно было создать поверхностный океан магмы – однако нет никаких доказательств того, что Земля когда-либо обладала магматическим океаном. Тем не менее, столкновение между Землей и Тейей является в настоящее время принятой гипотезой происхождения Луны.

Рис. 5.15 Земля и Луна: двойная планета. (Автор: ESA/AOES Medialab)

Если наша Луна действительно была следствием гигантского столкновения, то уникальность двойной планеты Земля-Луна в нашей Солнечной системе не должна вызывать особого удивления. Хотя сильные столкновения в ранней Солнечной системе были обычным явлением, катастрофические столкновения, формирующие луны, могли быть редкостью. Возможно, молодым Меркурию, Венере и Марсу просто посчастливилось увернуться от более крупных снарядов. Или, возможно, они были поражены, но пережили столкновение «не того типа» или на неправильной стадии развития.^[344] Столкновение, сформировавшее Луну, произошло в критический момент. Если бы оно произошло намного раньше, когда Земля была менее массивной, то большая часть обломков от столкновения оказалась бы в космосе, и Луна была бы небольшим объектом. Если бы столкновение произошло намного позже, то Земля была бы более массивной, и ее большая поверхностная гравитация помешала бы выбросу достаточной массы для формирования большой Луны.

В то время как первоначальные сценарии формирования Луны подразумевали, что наша Луна была почти естественным побочным продуктом планетарного формирования, гипотеза столкновения намекает на то, что система Земля-Луна может быть исключительной. Представьте себе совокупность первичных звездных туманностей, каждая из которых идентична туманности, из которой сформировалась наша Солнечная система. Возможно, только 1 из 10, или 1 из 100, или 1 из 1000 породила бы землеподобную планету с Луной такой же большой, как наша. Возможно, эта цифра составляет 1 к 1 000 000. Мы понятия не имеем – и потребуются огромные успехи в наблюдательной астрономии, прежде чем мы сможем обнаружить, обладают ли внесолнечные земные планеты спутниками такими же большими, как Луна. С нашими нынешними знаниями вполне возможно полагать, что Земля необычна тем, что обладает таким большим спутником.

Даже если Луна редка, ну и что? Если бы Земля была безлунной, то поэты на протяжении веков потеряли бы источник вдохновения. Возможно, научное развитие человечества пострадало бы, поскольку исторически Луна играла большую роль в продвижении нашего понимания астрономии. Но была ли бы сама жизнь действительно какой-то другой?^[345]

Луна для Венеры?Предполагалось, что у Венеры когда-то был большой спутник, который сформировался так же, как Луна, но следовал по ретроградной орбите: другими словами, он вращался вокруг Венеры в «неправильном» направлении. Такая орбита, безусловно, могла бы возникнуть, если бы спутник был создан в результате столкновения. Однако, в то время как приливные силы заставляют нашу Луну удаляться от Земли, в случае ретроградной орбиты эти силы действовали бы в противоположном направлении. Спутник на ретроградной орбите движется к планете и в конечном итоге разрушается. Такова судьба Тритона, самого большого из спутников Нептуна.