Система Юпитера: рождение пожирателя миров
Юпитер огромен. Настолько, что сухие цифры, описывающие его величие, ни о чем уже не говорят. Относительные мерки красноречивее. Юпитер не просто больше других планет Солнечной системы. Он в два с лишним раза превосходит их все вместе взятые. Семьдесят процентов массы окружающих Солнце тел – от планет до пыли – это один только Юпитер.
Почему Юпитер намного больше других планет?
Вопросы, почему одну из планет угораздило так разрастись, и почему ею оказался именно Юпитер, вполне правомерны. Расположение и массы планет в системе не случайны. И это видно даже невооруженным глазом. По краям. Венера и Земля примерно одинаковы. То же можно сказать об Уране и Нептуне. Меркурий и Плутон выбиваются из общего ряда, но это имеет отдельные объяснения. Главное же: в центре построения наблюдается какая-то ерунда: крошечный Марс, дырка вместо планеты, колоссальный Юпитер и Сатурн – тоже не маленький.
Начинать нужно с начала – с газопылевого диска, окружавшего рождающееся Солнце. Диск – это нечто плоское. В действительности, впрочем, плоским, как кольца Сатурна, он не был, а в сечении, скорее, напоминал сигару. И к тому же имел неодинаковую, возрастающую к внутреннему краю плотность. Неравномерно возрастающую, ибо по диску еще и проходила спиральная волна, аналогичная волне, образующейся на воде, уходящей в воронку. Вещество остаточного диска все еще поглощалось Солнцем.
Когда плотность диска упала, пылинки перестали тормозиться в столкновениях, и каждая из них вышла на круговую орбиту, спираль распалась на десять колец, узких и плотных внутри системы, и широких, но разреженных, ближе к краю. И масса каждого из колец в первый момент была примерно одинаковой. Побольше в середине, где плотность вещества и занимаемый им объем оптимальным образом гармонировали, поменьше по краям. Однако можно сказать, что каждой из будущих планет отводилось примерно равное количество материала.
Каким же образом Юпитеру в итоге удалось собрать почти все? Первый момент – это легкие газы. Протосолнечная туманность, как и любая в Галактике, состояла из водорода и гелия на 98,5%. То, что часть водорода входила в соединения с углеродом и кислородом, – отдельный вопрос. Важно же в данном контексте, что Юпитер состоит из водорода и гелия на 92%. Земля же – на 0%. Масса формирующейся планеты растет лавинообразно: чем она выше изначально, тем больше летучих веществ будет удержано. И только тяжелые из планет могут удержать водород, что само по себе означает доступ к на порядок большему количеству материала.
Но если кольца имели примерно равную массу, почему изначально Юпитер получил преимущество, позволившее ему начать собирать водород? Причиной этого была относительная удаленность, а значит, и низкая температура вещества в его кольце. Если в окрестностях Земли вода присутствовала в виде пара, то в окрестностях орбиты Юпитера – в виде снега, немедленно включившегося в процесс формирования планетезималей.
Однако это лишь часть объяснения. Кольца Сатурна, Урана и Нептуна были еще холоднее. Там замерзали уже и тяжелые газы, начиная с углекислоты. И потом, даже если считать только железокаменную составляющую массы, Юпитер превосходит Землю в десять раз. Тогда как Уран и Нептун имеют «стандартные» ядра примерно земной массы.
На втором этапе росту Юпитера помогло Солнце, прошедшее стадии протозвезды и молодой звезды и «включившее» термоядерный механизм выделения энергии. Это напоминало взрыв. Внешние, холодные еще, слои хромосферы были сорваны. Солнечный ветер сдул остатки еще не вошедших в состав планетезималей и планетоидов газа и пыли… куда смог. Сил новорожденному Солнцу хватило, чтобы доплюнуть примерно до середины системы. Таким образом, значительная часть вещества, первоначально принадлежавшего внутренним пяти кольцам, попала в состав шестого. Но Сатурну тоже кое-что перепало.
В дальнейшем шестое кольцо продолжало пополняться уже постольку, поскольку столкновения планетоидов во внутренних кольцах приводили к испарению вещества. Юпитер, в этот период существовавший лишь потенциально, в виде пояса планетоидов размером с Нептун, рос как на дрожжах и успел завершить формирование первым.
Окончательно же определил отношение массы Юпитера к массам других тел системы беззастенчивый грабеж. Став планетой в момент, когда в прочих кольцах еще не завершилось взаимопоглощение планетоидов, и возразить его притязаниям было некому, гигант просто запустил гравитационную лапу в чужие владения и начал таскать материалы к себе. Даже если считать лишь железо и кремнезем, – остальное Юпитер забрал раньше, ближайшее пятое кольцо – «кольцо Фаэтона» – было поглощено им практически полностью. Четвертое – почти полностью. Остатков хватило на Марс, хотя изначальное количество условного камня в этом поясе составляло 1,5–2 земных массы. Кое-что, но тут уж ущерб не был критичным, Юпитер забрал и у Земли.