Представляется краткий космогонический сценарий образования планетной системы, разработанный на основе установленного факта наличия у Марса мощной первичной атмосферы.

Dmitriev E.V. Moscow. Introduces short cosmogony cenario of the forming the planetary system, designed on base of the installed fact of presence beside Mars powerful primary atmosphere.

Один из принципов построения теории происхождения Солнечной системы, рекомендованный Х. Альвеном [1978], гласит: “Иметь в качестве первоочередной цели не разработку детальных теорий, а скорее построение общей концепции, в рамках которой нашлось бы место для всего богатого экспериментального материала. Эта концепция должна быть приемлема с точки зрения небесной механики, физики и химии плазмы, геологии, теории соударений с гиперзвуковыми скоростями и т.д.”. Воспользуемся этим советом для решения частных задач происхождения Солнечной системы.

След оставленный на поверхности Марса Мегатунгуской в образе северной планетарной депрессии [Дмитриев, 2003] несет в себе важную информацию, которую можно представить в качестве нескольких поворотных вех, установленных на путях решения проблем происхождения планетной системы и планетологии.

Веха № 2. Обнаружение дифференциального вращения МПА: уменьшение скорости вращения атмосферы с увеличением ее глубины.

Веха № 3. Преобразование ударными волнами поверхностных пород депрессии в их более плотные модификации.

Начнем с вехи № 2. Она предопределяет последовательность образования планеты. Существуют две основополагающие гипотезы образования планет из газопылевого диска, окружающего Солнце. Первая предполагает гравитационный коллапс обособленной глобулы, вторая – аккумуляцию твердых частиц до критической массы, после чего подключается более эффективный процесс наращивания массы – аккреция газа.

Если бы Марс образовался вследствие гравитационной неустойчивости газа, то к моменту мегаимпакта, когда бóльшая часть МПА была уже утеряна, а вместе с ней и часть вращательного момента, то глубинные слои атмосферы вращались быстрее ее верхних слоев. При этом крылья марсианской “бабочки” [Дмитриев, 2003], были бы развернуты в сторону вращения планеты. Но этого нет. Более подробно рассмотрим вторую гипотезу.

По мнению В.С. Сафронова критическая масса зародыша планеты m_a, с которой начинается аккреция газа, заключена между массами Земли и Марса [Сафронов, 1976]. Однако, если Марс все же сумел обзавестись водородно-гелиевой атмосферой (веха № 1), то критическая масса m_a должна быть, скорее всего, ближе к массе Меркурия. Это говорит о том, что температура в допланетном облаке в зоне питания Марса была низкой, благодаря чему планета успела поглотить солидную порцию газа из газопылевого диска. Есть веские основания полагать, что аналогичным образом образовались планеты-гиганты, которые из-за удаленности от Солнца сохранили свои МПА до нашего времени.

Как уже упоминалось, к моменту мегаимпакта Марс большую часть своей МПА уже потерял. С одной стороны, потеря газа уносила часть вращательного момента планеты, с другой стороны за это же время атмосфера раскручивала каменное тело планеты. Разнонаправленность этих процессов привела к тому, что МПА до того как исчезнуть, не успела раскрутить каменное тело до скоростей вращения планет-гигантов. Даже во время импакта, т.е. на конечном этапе потери Марсом МПА, мы видим по развороту крыльев “бабочки” в сторону противоположную вращению планеты [Дмитриев, 2003], что атмосфера продолжает раскручивать ее каменное тело.

Из проведенного анализа следует первый фундаментальный вывод, что планеты, не потерявшие свои МПА, имеют высокие скорости вращения (планеты-гиганты), планеты, имевшие МПА, и, потерявшие их, имеют средние скорости вращения (Марс и Земля), а у невращающихся планет, по-видимому, МПА никогда и не было. Отсюда можно сделать второй фундаментальный вывод, что приобретением вращательных моментов планеты прежде всего обязаны своим МПА. Поэтому наблюдаемые периоды вращения Марса и Земли можно считать космогоническими признаками наличия у них в прошлом МПА.

Теперь, опираясь на эти выводы и оставляя в стороне вопросы, связанные с рассмотрением механизмов раскрутки планет и появления спутников, сделаем попытку дать упрощенный космогонический сценарий образования планетной системы.

Представим себе вращающееся допланетное облако, состоящее из пылевого диска, окруженного с двух сторон водородно-гелиевой атмосферой. В центре облака расположено прото-Солнце, внутри которого еще не начались термоядерные реакции. Однако прото-Солнце уже излучало достаточное количество тепловой энергии, чтобы нагреть ближайшие окрестности облака вплоть до орбиты Венеры и сделать там невозможным аккрецию газа на зародыши планет.

Планеты земной группы: Меркурий 0,55, Венера 0,815, Земля 1, Марс 0,108, пояс астероидов 5,8·10^-5.

Планеты-гиганты: Юпитер 318, Сатурн 95,1, Уран 14,5 Нептун 17,2.

Как показано выше, массы народившихся Земли и Марса за счет МПА были близки к массам планет-гигантов. Что же воспрепятствовало дальнейшему росту этих планет и привело к полной потери их МПА? Ответ на этот вопрос имеется. Это начало термоядерных реакций на прото-Солнце, сопровождавшееся появлением сильнейшего звездного ветра, превосходящего современный уровень в 10^-5 раз. Такой звездный ветер наблюдается у молодых звезд, находящихся в стадии Т-Тельца. Как будет показано далее, именно этот звездный ветер привел к разделению планетной системы на две группы.

Хорошо известно, что чем ближе к Солнцу расположен зародыш будущей планеты, тем быстрее идет аккумуляция им твердого вещества диска. Если этот процесс не прервать, то наибольшую массу допланетного облака поглотила бы одна из ближайших к Солнцу планет, в нашем случае Земля, потому что температурные условия в ее окрестностях позволяли обеспечить беспрепятственную аккрецию газа всего допланетного облака. В конечном счете, мы бы имели вместо нашей Солнечной системы двойную звезду, или звезду и коричневый карлик. А если учесть, что большинство наблюдаемых звезд являются двойными, то можно считать, что нам крупно повезло.

Таким образом, можно констатировать, что массы каменных тел планет земной группы не изменились с момента появления сильного звездного ветра. Но мы знаем, что чем дальше планета расположена от Солнца, тем больше времени нужно для ее образования. Поэтому за Землей далее следует Марс, который в ~ 10 раз легче Земли, а далее следует пояс астероидов, имеющий по сравнению с планетами ничтожную массу. Скорее всего, он представляет собой эмбриональное состояние не родившейся планеты. Раз это так, то за его пределами в момент резкого увеличения светимости Солнца, кроме вращающегося допланетного облака, ничего не было. Как же тогда могли образоваться газовые планеты-гиганты?

Наиболее вероятным представляется, что зона аккреции планет-гигантов была каким-то образом защищена от звездного ветра. По-видимому, планетозимали, не захваченные еще планетами земной группы и тела из пояса астероидов, подвергались значительному нагреву от звездного ветра и вследствие дегазации и выброса пыли создали экран, под защитой которого и произошло образование планет-гигантов. Кроме того, звездный ветер, сдувая МПА с Земли и Марса, существенно пополнял объем газа в зоне аккумуляции планет-гигантов. Таким образом, в Солнечной системе появились две группы резко различающихся по свойствам планет.

Есть веские основания полагать, что Земля и Марс образовались по единому сценарию. Однако так как Земля в 10 раз тяжелее Марса, то она, по-видимому, имела и более массивную МПА. Исходя из того, что Земля имеет почти такой же угол наклона оси вращения, что и Марс, можно предположить, что она так же претерпела космическую катастрофу, схожую с марсианской.

Согласно геологическим данным Земля изначально имела ассиметричное строение коры. На фоне огромной пониженной депрессии (океанической впадины) выделялся единый материк Пангея. Примерно 200 млн. лет тому назад началась глобальная тектоника литосферных плит, которая растащила Пангею на отдельные материки. Вполне возможно допустить, что первичная ассиметрия Земли образовалась мегаударами марсианского типа, что привело к увеличению плотности океанических пород (веха № 3). Постепенно Земля разогревалась вследствие распада радиоактивных элементов и тепловой, химической и гравитационной дифференциации вещества. В такой-то момент времени, вероятнее всего ~ 200 млн. лет назад, астеносфера значительно размягчилась и более плотная первичная океаническая кора стала тонут в верхней мантии и тем самым запустила механизм субдукции – главной движущей силы глобальной тектоники литосферных плит.

Гипотезы о происхождении Солнечной системы трудно проверять. Твердо установленных фактов явно не достаточно и поэтому исследователи вводят много допущений. В нашем случае проверка предложенной концепции вполне реальна. Самое главное: нужно обнаружить наличие ударно-метаморфических изменений пород и минералов в наиболее пониженных участках марсианской депрессии. Большой интерес представило бы исследование слоев в стенках каньона долины Маринера, так как они дали бы возможность представить последовательность осаждения материала допланетного диска и планетозималей на заключительных этапах аккреции Марса. Также важны теоретические исследования: составление трехмерных математических моделей взрывоподобного разрушения в МПА гиперударника, образования и распространения ударных волн в дифференциально вращающейся атмосфере, а также их взаимодействие с рельефом.