Ранняя миграция планет-гигантов отменила позднюю тяжелую бомбардировку

Ученые представили новый взгляд на древнюю историю Солнечной системы, согласно которому одним из ключевых событий была ранняя миграция планет-гигантов около 4,5 миллиарда лет назад. В таком случае всплеска количества соударений с другими телами, который обычно называют поздней тяжелой бомбардировкой, вовсе не происходило, а подходящие для возникновения жизни на Земле условия могли появиться спустя всего 170 миллионов лет после формирования Солнечной системы, что значительно старше предыдущих оценок, пишут авторы в The Astrophysical Journal.

Планеты вокруг звезд формируются из газопылевых дисков. После появления крупных тел и исчезновения диска как единой структуры все еще остается множество небольших тел, таких как планетезимали, кометы и астероиды. Многие из них в течение последующего времени сталкиваются с планетами. Подобное должно было происходить и на заре существования Солнечной системы, но детали этого этапа до конца не ясны.

В частности, во многих работах говорится о поздней тяжелой бомбардировке — гипотетическом максимуме частоты столкновений около 3,9 миллиарда лет назад. Считается, что это событие было относительно непродолжительным и захватило всю внутреннюю часть Солнечной системы. Эта гипотеза опирается в первую очередь на данные о возрасте лунных минералов, полученные методом аргон-аргонового датирования. Альтернативная же идея сходится на постепенном снижении интенсивности столкновений: это лучше согласуется с подсчетом количества кратеров и оценками времени их появления.

Одной из причин интереса исследователей к столь ранней истории Солнечной системы является то, что активная бомбардировка изменила физические и химические условия на молодых планетах и, как считается, не была совместима с возникновением жизни. Детально разобраться в вопросе условий и датировки зарождения жизни биологическими методами пока не получается, так что астрономические и геофизические методы, которые позволяют оценить сверху возраст возможного появления живых форм, могут оказаться исключительно ценными.

В работе ученых из США, Венгрии, Японии и Норвегии, ведущим автором которой выступил Стивен Мойжиш (Stephen Mojzsis) из Колорадского университета в Боулдере, представляется новый подход к примирению обозначенных позиций. Основная идея авторов заключается в использовании обширных данных о возрастах метеоритов и динамических моделей взаимодействия тел в ранней Солнечной системе, согласно которым миграция планет-гигантов (Юпитера, Сатурна, Урана и Нептуна) произошла раньше, чем считалось.

Данные о возрасте упавших на Землю метеоритов, по словам ученых, лучше информации о лунных минералах, так как нет сомнений, что среди тел из пояса астероидов (источника большинства упавших на поверхности Земли камней) встречаются и более древние, чем Луна. В таком случае оказывается, что всплеска падения тел не наблюдается не только около 3,9 миллиарда лет назад, но и вплоть до как минимум 4,4 миллиарда. Если эти данные верны, то поздняя тяжелая бомбардировка оказывается иллюзией, связанной с особенностями изученных на Луне объектов (как уже предполагалось в других работах).

Отсутствие поздней тяжелой бомбардировки можно объяснить, если сдвинуть основную предполагаемую причину этого события — смещение орбит планет-гигантов. Исследователи приходят к выводу, что это событие происходило примерно 4,48 миллиарда лет назад: при возрасте самой Солнечной системы примерно 4,57 миллиарда лет. В этом случае наблюдается постепенное снижение частоты столкновений во внутренней Солнечной системе, а всплеска, подобного поздней тяжелой бомбардировке около 3,9 миллиардов лет, не происходит. Согласно этой датировке, миграции планет произошли существенно раньше, чем предполагалось в других работах, но авторы указывают, что существуют сторонние свидетельства в пользу такой очередности событий, например, оценки стабильности двойных астероидов из группы троянцев.

Согласно проведенному анализу, поверхность Земли не расплавлялась позднее 4,48 миллиарда лет назад, так как с тех пор не выпадало достаточного количества крупных тел. При этом 4,4 миллиарда лет назад, то есть спустя порядка 170 миллионов лет после образования Солнечной системы, уже могли сформироваться подходящие для зарождения жизни условия. Это лучше согласуется с наличием на Земле минерала циркона возрастом 4 миллиарда лет (для его образования необходима вода), а также древнейших найденных следов живых организмов возрастом порядка 3,9 миллиарда лет. Примирить эти даты с происходящим в то же время массированным выпадением из космоса крупных тел намного сложнее.

В недавней работе ученые пришли к выводу о завершении активного столкновения с астероидами на Марсе в те же 4,48 миллиарда лет назад. Тогда получается, что у гипотетической жизни на Красной планете было около 700 миллионов лет. Также исследователям удалось объяснить необычный состав древнейших пород на Земле метеоритами.

Тимур Кешелава