Развилки эпохи формирования Солнечной системы

[renyxa]

В свежем "В мире науки" Константин Батыгин (тот самый, который приоткрыл девятую планету), Грегори Лафлин и Алессандро Морбиделли (астрономы из Калифорнии и Ниццы соответственно) изложили свои взгляды на ранние этапы формирования Солнечной системы.
Начало стандартное - газопылевое облако коллапсирует, образуются протосолнце и планезимали.
За линией льда быстро растут гиганты, ближе к Солнцу, в т.ч. глубоко внутри современной орбиты Меркурия - суперземли. Выросшие Юпитер и Сатурн тормозятся о вещество протопланетного диска и на протяжении 100 тыс. лет потихоньку съезжают вниз.
Из-за меньшей массы Сатурн быстрее мигрирует к центру диска и в конце концов догоняет Юпитер. Обе планеты попадают в так называемый резонанс средних движений (3 орбитальных оборона Юпитера за 2 оборота Сатурна). Юпитер при этом находится где-то на орбите Марса. С одной стороны, резонанс усиливает их гравитационное воздействие на окуржающий протопланетный материал, вдоль орбит обоих гигантов и в стороны от них образуется разрыв диска. С другой - скорость обоих гигантов потихоньку повышается, съезжать они перестают и даже начинают подниматься назад.
Обрушенное ими при движении вещество (с десяток масс Земли, с большим содержанием Н2О) попадает в район суперземель. Там оно вступает в резонанс с местным населением, то потихоньку передаёт ему свою энергию, теряет скорость и падает на Солнце. На это уходит ещё где-то 100 тысяч лет.
Наступает период затишья в 700 млн. лет. Планеты-гиганты (4, а то и 5 штук) вращаются во взаимном резонансе где-то между орбитой Юпитера и половиной расстояния до орбиты Нептуна. Во внутренней части из жалких остатков формируются планеты земного типа. Пояс Койпера (в сто раз более массивный, чем нынешний) потихоньку влияет на гиганты - за несколько миллионов оборотов те выходят из резонанса, Юпитер немного продвигается к Солнцу, остальные уходят на более высокие орбиты, эксцентриситеты у всех вырастают, а пятый гигант (если был) вообще вылетает к Йог-Сототу. Пояс Койпера расшвыривается во все стороны, во внутренней части системы начинается Поздняя тяжёлая бомбардировка. В процессе вышвыривания и расшвыривания оставшиеся гиганты теряют энергию и переходят на более округлые орбиты.
Наступают мир и благоволение.

Таким образом, получается, что архитектуру Солнечной системы определили два фактора: 
1) Наличие и взаимное расположение Юпитера и Сатурна. 
- Будь Сатурн ближе к Солнцу, чем Юпитер (или не будь Сатурна вовсе), кто-то из гигантов съехал бы до горячей орбиты, тут и сказочке конец.

- Но будь на месте "ближнего Сатурна" "ближний Нептун", то какие-то приличные планеты земной группы могли бы остаться. 
- Не появись планеты-гиганты вообще (или сформируйся вместо их кто-то более массивный, не успевший как следует сойти с орбиты), получили бы кучу суперземель вблизи Солнца вместо привычных мелких четырёх планет и куда меньшее количество воды во внутренней части системы.
2) Наличие достаточно массивного пояса Койпера.
- Будь он значительно менее массивным - не вывел бы планеты-гиганты из резонанса, внешняя часть системы осталась бы более компактной, а во внутренней было бы просто меньше воды.
- Будь он просто менее массивным - гиганты вышли бы из резонанса позже, да так и остались бы на вытянутых орбитах.

[KVS]

Достоверность примерно та же, но изложено интереснее. 

Реликтовое облако газа бурлило, сжималось, временной маркер указывал, что 25 секунд соответствуют примерно одному миллиону лет. Через десять миллионов лет облако сжалось до диаметра в сто миллионов миль, затем до какого-то миллиона, затем комок газа вспыхнул — образовалась звезда. Сжатие продолжалось, была достигнута температура термоядерного синтеза в реакции водород-гелий. Начала выделяться колоссальная энергия превращения четырех ядер водорода в ядро атома гелия.
— Это все равно, что попытаться влить четыре бокала виски в пятый, — пояснила Афра Беатрикс. — Все в пятый бокал не войдет, так что…
— А разве это не зависит от объема пятого бокала? — спросила Беатрикс.
О, Боже, подумал Иво. Опять женщины сцепились.
И Гарольду, как всегда, придется их разнимать. В конце концов Беатрикс растолкуют, что суммарная масса четырех атомов водорода составляет 4,04, а атома гелия — ровно 4. При слиянии атомов водорода дефект массы в количестве 0,04 высвободится в виде энергии — в этом то и заключается жизнь звезды.
Выделялась энергия только одного процента массы атома, но поток энергии был таким сильным, что отображаемое на экране облако перестало на некоторое время сжиматься. Практически весь свет Вселенной излучался благодаря этому процессу — миллиарды звезд Млечного Пути были просто реакторами по превращению водорода в гелий.
В несколько напряженных минут вместилось еще несколько миллиардов лет. Топливо кончилось, и Солнце распухло, превратившись в огромного красного гиганта, в сто раз больше звезды, которую они видели до этого.
— Но это не может быть Солнцем! — запротестовал Гарольд. — Наша звезда прошла только половину жизненного цикла.
Шен не удостоил его ответом. Иво тоже не понимал, что же происходит, но был уверен, что изображения верны. Звезда, исчерпав весь свой водород, начала коллапсировать. Теперь внутри ее находилось ядро из чистого гелия, результат труда всей ее жизни. Звезда сжалась в еще более плотный шар, температура возросла в десять раз по сравнению с начальной стадией процесса. Что-то должно было произойти. И произошло. Из гелия начал синтезироваться углерод. Было найдено новое горючее.
Звезда ожила вновь — это был уже недолговечный белый карлик.
Но и запасы гелия вскоре исчерпались, и звезда погасла, оставив после себя шар остывающей материи, размером не больше планеты. Пришел печальный конец. Мертвая звезда состояла из очень плотной сколлапсировавшей материи, на поверхности плавали тяжелые элементы, захваченные в течение жизни из галактического пространства. Мертвый пепел, плывущий в космосе.
Еще через несколько миллионов лет этот маленький трупик попал в поле действия рождающейся звезды, объекта, формировавшегося из обильных скоплений газа у края галактики. Новая звезда вспыхнула, в ней активно шли процессы первой стадии, а мертвая звезда, став спутником, умудрилась еще и прихватить немного окружающего ее газа. За счет этого газа она увеличила свою массу, но все равно осталась инертной. Ее время давно ушло, и не суждено было ей обрести былое величие.
— Это Земля! — воскликнула Афра. Нет, этого не может быть. Не тот состав, и ядро слишком плотное.
На экране автоматически отображались элементный состав и плотность планеты.
К системе присоединился еще один элемент, тоже останки давно умершей звезды. Затем третий, четвертый, — все они собирали, по возможности, скудную дань с окружающей систему космической пыли и газа.
Последние два объекта имели ядра гораздо большие, чем первый, и им удалось собрать к старости гораздо большую атмосферу, но о воскрешении в качестве светила не могло быть и речи. Теперь вокруг звезды вращались четыре планеты, причем любая из них была старше, чем сама звезда.
Но по соседству творилось что-то неладное. Картина сместилась, чтобы зрители могли видеть все сами. В этом месте находилась еще одна звезда, гораздо большая, она пожирала водород в невероятных количествах. Но через несколько миллионов лет термоядерное топливо, разумеется, кончилось. Но масса и температура звезды были столь высоки, что термоядерный процесс не остановился на этапе углерода. В этой звездной топке стали образовываться новые элементы — кислород, кальций, кремний, натрий — все элементы вплоть до железа, 26 номер в периодической системе. Произошло несколько вспышек звездной активности, во время которых температура еще поднялась, и стало возможным образование из ядер гелия небольших количеств тяжелых металлов — вплоть до свинца, но все равно, главную роль в воспроизводстве энергии играл начальный процесс. Кончина этой звезды обещала быть бурной.
Когда в ядре звезды не осталось элементов легче железа, произошел гравитационный коллапс. Температура подскочила до ста миллионов градусов. Огромная энергия, выделившаяся при гравитационном коллапсе, сделала возможным новый цикл термоядерных реакций — стали образовываться элементы вплоть до урана.
Звезда завершила свою жизнь взрывом, разбросав по всей галактике материю своего ядра — это была вспышка сверхновой. Потоки материи, богатые разнообразными тяжелыми металлами, пронеслись мимо более спокойной соседки и ее спутников, часть их удалось захватить планетам и пополнить тем самым элементный состав своей коры. Система обогатилась, нажившись на смерти соседа.
Первая планета также позаимствовала часть этого богатства, существенно увеличив свою массу, впрочем, как и другие. Но больше всего остатков вспышки сверхновой попало на орбиту вокруг звезды, образовав впоследствии планеты. Теперь у звезды было три маленьких спутника и четыре больших.
— Марс, Земля, Венера, — воскликнула Афра. — А первая планета, которую мы видели — это Нептун, НАША планета!
Шен вновь не снизошел до ответа. Иво ощущал, каких усилий стоило Шену отыскивать, классифицировать и соединять нити макронных потоков, преобразуя все это в хронологически связанную и доходчивую историю Солнечной системы. Эта задача требовала всей мощи интеллекта Шена, вычислительного таланта на уровне его таланта в лингвистике. Шен обладал исключительными способностями и имел исключительные замыслы: Иво уже начал было забывать, каким невероятным интеллектом обладало его второе «я». Если мышь, рожденная под знаком Льва, все же оставалась мышью, то лев, даже если его запрягла мышь, оставался львом. Или, как в этом случае, Овном.
Прошло еще некоторое время, система постепенно накапливала материю. Прошел еще миллиард лет, и еще одна сверхновая вспыхнула неподалеку. Дождь ее останков проходил через систему, все планеты взяли свою дань, и, к тому же, был получен материал для создания еще двух планет и множества маленьких спутников.
— Меркурий и Вулкан? — спросила Афра. — Или это Плутон не на своем месте?
Теперь было пять внутренних планет, больше, чем требовалось.
Шен продолжал работать. Из дальнего космоса пришли астероиды. Многие проходили дальше, лишь слегка изменив маршрут в гравитационном поле Солнца. Один, однако, был захвачен, и лег на неустойчивую орбиту неподалеку от Юпитера.
— ШЕСТЬ ВНУТРЕННИХ ПЛАНЕТ? — в тоне Афры слышалась уже ярость.
Но это оказалось не так. Юпитер грубо схватил вновь прибывшего своим полем и швырнул его в сторону Солнца, к орбите следующей внутренней планеты. Слишком близко, планеты стали сближаться.
Они разломились на куски еще до того, как соприкоснулись.
— Достигнут предел Роше, — прокомментировала Афра.
Один из осколков помчался к Сатурну, и уже почти стал спутником — но оказался слишком близко. Еще одна иллюстрация закона Роше — луна рассыпалась на множество кусков, которые собрались в кольца Сатурна.
Но самый большой обломок полетел дальше. Он подошел к Нептуну, но разломился там надвое, образовав два гигантских осколка и множество мелких. Один осколок был отброшен еще дальше, но не покинул солнечную систему, а стал самой дальней планетой — Плутоном, другого же взял под свою опеку Нептун, и он стал его спутником — Тритоном.
Два других участника катастрофы свалились на внутренние орбиты, они были слишком велики, чтобы выйти из системы. Эти два тела образовали двойную систему — Земля и Луна.
Затем на экране появилась поверхность Земли в почти нормальном масштабе времени, семьдесят миллионов лет назад: необычные континенты, необычная жизнь как на суше, так и в океане. Но произошло неожиданное — Луна подошла слишком близко к Земле, сейчас она проносилась на расстоянии, равном одной десятой от того, на котором она находилась во времена человека. Это было отнюдь не романтическое сближение, а угроза еще одной демонстрации физического смысла принципа Роше. Приливы на Земле превратились в настоящее бедствие, зияющие трещины рассекли поверхность Луны. Горы воды прокатывались по континентам, сметая все на своем пути, не оставляя за собой ничего, кроме голой и ровной суши. Наземная жизнь стала невозможной, были смыты даже ископаемые останки, высокоразвитые морские животные тоже вскоре вымерли в этой буре приливов. Прогресс жизни на Земле был отброшен назад на миллионы лет — это был самый грандиозный катаклизм в истории планеты.
— Сейчас мы занимаемся любовью при свете Луны, — заметила Афра. — И в наших гороскопах она означает чувство.
Гарольд ничего не ответил.
Остатки этого столкновения планет за орбитой Марса ждала различная судьба — шесть из них по спиральной орбите упали на Солнце, не оставив следа, часть образовала вокруг Солнца что-то вроде пояса, позже он был назван человеком поясом астероидов, многие обломки стали маленькими лунами других планет.
Третья сверхновая, более далекая, выбросила в сторону Солнца облако пыли и газа — в системе появилось еще несколько крошечных спутников. Некоторые сгустки газа стали кометами, но в основном система уже устанавливалась, и важные изменения были уже позади. Таким образом, Солнце и его семейство планет были образованы из материи со всей галактики, часть тел системы была очень молода, часть гораздо старше, чем само Солнце.

[Zenitchik]

Достоверность примерно та же, но изложено интереснее.

На вскидку две грубые ошибки.

[Treau Garold]

На вскидку две грубые ошибки.

Ошибки или честные заблуждения астрономов 1960-х?

[Zenitchik]

Ошибки или честные заблуждения астрономов 1960-х?

Настоящие ошибки автора, не знающего небесную механику.

[Урус-хай]

Настоящие ошибки автора

Отметьте. Однако в одном автор прав - могут быть вещества и астероиды, которые старше образования Солнечной системы. Занесло из космоса.

[Zenitchik]

Отметьте

>Еще одна иллюстрация закона Роше — луна рассыпалась на множество кусков, которые собрались в кольца Сатурна.

Предел Роша, между прочим, касается только жидких спутников. У твёрдых, помимо самогравитации, ещё и прочность на разрыв есть. Что в случае мелких тел - важнее.

>шесть из них по спиральной орбите упали на Солнце

Без комментариев. Спиральная орбита даже не у каждого фантаста встречается.