Знание-сила, 2008 № 10 (976) - [30]

«Модель Ниццы» родилась как попытка ответить на три нерешенных вопроса истории Солнечной системы: как возникли нынешние орбиты планет, каким образом у Юпитера появились его так называемые «Троянские спутники» и почему на ранних этапах существования Солнечной системы небольшие внутренние планеты подверглись внезапной и весьма интенсивной бомбардировке огромными астероидами и метеоритами.

Все эти три вопроса авторы сумели объяснить, приняв, что большие планеты (Юпитер, Сатурн, Уран и Нептун) поначалу образовались ближе к Солнцу, окруженные огромным облаком небесных тел разного размера, и лишь в результате взаимодействий друг с другом перемещались на привычные нам орбиты. Юпитер дрейфовал внутрь Солнечной системы, остальные — наружу. Расчеты показали, что на первом этапе планеты сдвигались плавно, но затем, когда Юпитер и Сатурн разошлись так, что оказались в резонансе 1:2, их воздействие на остальные планеты и астероиды стало необычайно разрушительным. В течение нескольких миллионов лет вся Солнечная система переживала период потрясений, и многие окраинные тела были сорваны со своих орбит и брошены, как бомбы, на малые внутренние планеты (в далеком прошлом те пережили эпоху «бомбардировки», см. «З—С», 12/02). На третьем этапе, по той же модели, большие планеты, продолжая взаимодействовать с оставшимися на окраине Солнечной системы телами, вышли на свои нынешние орбиты.

Как показали дальнейшие исследования, «модель Ниццы» тоже может на свой лад объяснить загадки пояса Койпера. По этой модели, протооблако, из которого образовалась Солнечная система, вначале кончалось на месте нынешнего Нептуна, в 30 — 35 астрономических единицах от Солнца. То место, где сейчас находится пояс Койпера, было пустым. Но когда Юпитер и Сатурн оказались в резонансе, значительная часть окраинных тел протооблака была заброшена еще дальше, до 50 астрономических единиц, а после того, как Сатурн вырвался из резонанса с Юпитером, эти тела там и остались, образовав пояс Койпера. В своей недавней работе авторы «модели Ниццы» показали, что при некоторых, вполне правдоподобных предположениях расчетная модель подтверждает, что пояс Койпера должен резко обрываться в 45 — 50 астрономических единицах от Солнца, как это и есть на самом деле.

Модель объясняет также появление главных групп ТНО. Когда Нептун, выходя на свою нынешнюю орбиту, оказался рядом с только что возникшим поясом Койпера, он произвел возмущения в орбитах тамошних тел (см. также «З—С», 3/07). Часть из них, находившаяся на орбитах, близких к резонансу 2:3 с Нептуном, постепенно перешла на устойчивые орбиты, точно соответствующие этому резонансу, — так появились плутиносы, включая и сам Плутон с Хароном. Другие же тела были вброшены внутрь Солнечной системы, образовав группу Кентавров, и некоторые из них снова попали в резонанс, только резонанс стабилизирующий (1:1), причем не только с Нептуном, но и с Юпитером, в результате чего стали Троянцами. На их месте в поясе Койпера возникли те пустоты, которые астрономы наблюдают сегодня. Наконец, не претерпели изменений орбиты тех тел, которые не были ни в каком резонансе, — они создали группу кьюбиуанов.

Расчеты показывают также, что некоторые из тел первичного пояса Койпера, очевидно, были выброшены («рассеяны») не внутрь Солнечной системы, а наружу. И действительно, такие тела нашлись. Они образуют особую группу «рассеянных ТНО», типичным представителем которых является Эрида, имеющая такую вытянутую орбиту, что она лишь частично остается в поясе Койпера: в перигелии она отстоит от Солнца на 38 астрономических единиц, в афелии почти на 100 астрономических единиц, что вдвое дальше внешней границы пояса Койпера. Впрочем, орбиты Эриды и ей подобных отличаются еще и тем, что они почти «вертикальны», то есть лежат в плоскости, перпендикулярной плоскости обращения планет. Судя по всему, дальнейшая судьба этих тел — быть полностью выброшенными не только из пояса Койпера, но, возможно, из Солнечной системы вообще.

Ну, а последнюю главу в нашей «повести о поясе Койпера» следует, конечно, отвести Седне (см. также «З—С», 7/04). Этот уникальный транснептуновый объект, обнаруженный в 2003 году Майклом Брауном и его коллегами, даже в перигелии (76 астрономических единиц) не входит в пояс Койпера, а уж в афелии вообще удаляется от Солнца на 978 астрономических единиц, и таким образом его полный оборот занимает 12 тысяч лет! Седна вечно находится в глубинах ледяной космической ночи, что соответствует ее названию — Седной эскимосы называют богиню холодного моря. Хорошо, что она сейчас находится почти в перигелии, иначе ее вряд ли бы заметили. Ее относят сегодня к особой группе «далеко рассеянных» или, иначе, «отделенных» (от пояса Койпера) ТНО. Происхождение их совершенно не ясно, и на сей счет имеется лишь несколько впечатляющих гипотез.

По расчетам Левисона и Морбиделли, орбиты этих тел так странно вытянулись в результате воздействия звезды, прошедшей вблизи Солнца (на расстоянии 800 астрономических единиц) «на заре туманной юности» — в первые 100 миллионов лет его существования. Менее вероятный, но зато лучше объясняющий орбиту Седны сценарий говорит, что она была вырвана Солнцем у проходившего мимо бурого карлика (в 20 раз меньшего, чем Солнце), спутником которого она была. Р. Гомес, наоборот, полагает, что Седну притягивает к себе крупная планета, возможно, прячущаяся в так называемом облаке Оорта (см. «З—С», 7/04), окружающем Солнечную систему на расстоянии 50 — 100 тысяч астрономических единиц или еще ближе (оттуда приходят те долгопериодические кометы, которые время от времени вторгаются внутрь Солнечной системы). По расчетам Гомеса, скрытая планета с массой Юпитера могла бы это сделать, будь она на расстоянии 50 тысяч астрономических единиц, планета с массой Нептуна — с расстояния 2000 астрономических единиц, а планета с массой Земли — даже с расстояния в 1000 астрономических единиц. Развивая эту мысль, Лукавка и Мукаи, повторюсь, назвали виновником перехода Седны на ее нынешнюю орбиту планету еще меньших размеров, расположенную еще ближе к Солнцу, — свою пресловутую планету Х. Как бы то ни было — ужасная судьба у этих не то пленников, не то изгнанников.