Кольцами в нашей Солнечной системе никого не удивить. Сатурн, понятное дело, тут вне конкуренции — у него они самые большие и самые красивые.

Так могли выглядеть кольца на ночном небе, если бы несколько миллионов лет назад поблизости от Земли разрушился крупный астероид. Вот только появились бы люди после этого? Иллюстрация: Kevin Gill from Nashua, NH, United States/Wikimedia Commons/CC BY-SA 2.0.

Цветными точками обозначен ряд известных крупных ордовикских кратеров, образовавшихся 467—450 млн лет назад. Положение и форма древних континентов (например, LAU — континент Лаврентия, BAL — Балтика, SIB — Сибирь) реконструированы по модели MER21. Источник: Andrew G. Tomkins et al. Earth and Planetary Science Letters, 2024.

Изображение Юпитера, полученное космическим телескопом «Джеймс Уэбб». Вблизи экватора планеты можно различить её Главное кольцо. Яркая белая точка слева — один из внутренних спутников Юпитера — Амальтея. Источник: JWST (NASA, ESA, CSA, Jupiter ERS Team). Image processing by Judy Schmidt and Ricardo Hueso (UPV/EHU)/CC BY 4.0.

Озёра Клируотер (Западный и Восточный) расположены на восточном берегу Гудзонова залива (Канада). Считалось, что озёра находятся на месте двойного ударного кратера, образовавшегося в пермский период около 290 млн лет назад. Однако более поздние исследования показали, что это кратеры от двух разных астероидов, и Восточный Клируотер образовался намного раньше — 460—470 млн лет назад. Часто такие старые импактные структуры внешне практически неразличимы, но в этом случае у обоих кратеров очень хорошо сохранились внешние границы, а у Западного Клируотера — даже центральная возвышенность и кольцевое поднятие. Размеры Западного и Восточного озёр — 36 и 26 километров соответственно. Источник: NASA Earth Observatory images by Jesse Allen and Robert Simmon, using Landsat 8 data/PD.

Фотография Урана, сделанная телескопом «Джеймс Уэбб» в 2023 году. Белое пятно — сезонная северная полярная шапка планеты. Хорошо видна структура колец, а также 9 из 27 лун Урана. Источник: NASA, ESA, CSA, STScI/CC BY 4.0.

Чтобы что-то потерять, нужно сначала это что-то найти. А где планеты находят свои кольца? На этот счёт существует несколько гипотез. Первая заключается в том, что кольца могут сформироваться из остатков протопланетного вещества, которое располагается на орбитах, достаточно близких к уже сформировавшейся планете. Если пылинки и крупинки льда находятся внутри так называемого предела Роша (или радиуса Роша), то силы их взаимного притяжения не хватает, чтобы они могли сформировать какое-то более крупное тело — его всё равно разорвут приливные гравитационные силы. Здесь можно провести условную аналогию с падающей дождевой каплей, которая не может, слипаясь с другими каплями, вырасти больше какого-то определённого объёма — её разорвёт на части воздушным потоком (вместо гравитационных сил тут будут работать силы поверхностного натяжения и давление набегающего потока воздуха). Кстати, интерес учёных к планетным кольцам отчасти определён тем, что в них протопланетное вещество, вероятно, сохранилось практически в том же виде, в каком оно было в момент рождения планеты. Другим источником материала для колец могут выступать столкновения крупных тел, наполнивших своими обломками орбиту вокруг планеты, или же разрушение теми же приливными силами какого-нибудь оказавшегося неподалёку рыхлого объекта вроде кометы. Да и твёрдому объекту не поздоровится, если его орбита опустится ниже предела Роша. В любом случае планета может как уже «родиться» с кольцами, так и обзавестись ими в более «взрослом» возрасте.

У Земли из известных естественных спутников есть только Луна, никаких других настоящих, то есть гравитационно связанных с планетой, спутников астрономы пока не нашли, сколько ни пытались. Что до колец, то периодически появляются гипотезы, будто они у Земли когда-то были, но просуществовали недолго, поскольку солнечный ветер, с одной стороны, и приливные силы Луны и Солнца, с другой, довольно быстро снимают с нашей планеты «ненужное украшение». Хотя те миллионы лет, в течение которых гипотетические кольца могли существовать, часто пытаются связать с периодами похолодания климата, например позднекайнозойского оледенения, которое случилось 34 миллиона лет назад. В общем, гипотеза хоть и не противоречит физике, но убедительных доказательств, что такое действительно имело место, пока получено не было.

И вот совсем недавно группа исследователей из Университета Монаш (Австралия) вновь сосредоточилась на идее примерить Земле кольца, а заодно подтвердить свою гипотезу более надёжными фактами. Они обратили внимание на то, что известные крупные кратеры, относящиеся к ордовикскому метеоритному событию — резкому увеличению количества падающего метеоритного вещества, произошедшему примерно 467 миллионов лет назад, — все как один находятся вблизи экватора. Конечно, экватора не современного, а того, который был в то далёкое время, когда суша выглядела совсем по-другому — суперматерик Гондвана простирался от экватора до Южного полюса, а в морях хозяйствовали трилобиты с ракоскорпионами.

Сам факт того, что в этот период Земле крупно досталось от метеоритов, далеко не нов — небольшие ордовикские метеориты уже давно находят даже в составе некоторых окаменелостей. Интересно именно расположение кратеров. Если бы Земля просто повстречала скопление метеорных тел из пояса астероидов, то характер «попаданий» был бы намного более хаотичным. Трудно представить, что несколько десятков достаточно крупных метеороидов выстроились в ровную линию и полетели по направлению к нашей планете. Поэтому исследователи считают более вероятной версию, что относительно крупное тело сначала было захвачено гравитацией Земли и уже потом на орбите разрушено приливными силами, а его обломки более или менее сохранили скорости и направление движения исходного тела. Эти обломки постепенно сместились в экваториальную плоскость, как наиболее стабильную орбиту вокруг Земли. И, возможно, образовали видимые с поверхности кольца.

Вряд ли у только-только начавших пробовать выползать из воды на сушу существ было настолько острое зрение, чтобы наблюдать это величественное астрономическое событие. Но вот «почувствовать», что что-то изменилось, они вполне могли. Появление кольца, вероятно, повлияло на климат, перераспределив поток солнечного света между полушариями, а увеличение концентрации пыли в верхних слоях атмосферы в целом снизило количество тепла и света, достигающего поверхности. Возможно, что кольца внесли свой вклад и в ордовикско-силурийское вымирание — одно из самых массовых вымираний живых существ в истории Земли, случившееся около 445 миллионов лет назад. В период ордовикско-силурийского оледенения температура Мирового океана в тропической зоне была ниже примерно на пять градусов, а территорию современной Африки, находившейся в составе Гондваны, покрывали трёхкилометровые льды. Но, как говорится, нет худа без добра: именно в этот период произошло и так называемое событие великой ордовикской биодиверсификации — резкий всплеск разнообразия древней фауны. Со временем, правда, пока непонятно каким, кольца исчезли — крупные фрагменты в виде метеоритов упали на поверхность, другие были выброшены в открытый космос.

Даже если у Земли и не было каких-то впечатляющих колец, гипотеза эта, как минимум, интересная и красивая. Но есть ли от неё какая-нибудь польза, кроме удовлетворения научного любопытства? Можно пофантазировать, что если человечество когда-нибудь дорастёт до такого технологического уровня, что сможет сознательно влиять на глобальные климатические процессы, и нашим потомкам понадобится чуть-чуть охладить Землю, то почему бы им это не сделать с помощью искусственных колец? Например, переместить на нужную орбиту какой-нибудь ненужный астероид и там его разобрать на маленькие кусочки или «напылить» на орбите другим способом. Это, правда, создаст проблемы для запуска космических аппаратов, но, может быть, к тому времени основные космодромы уже будут на Луне…

№11, 2024