11.8. СОВРЕМЕННОЕ СОСТОЯНИЕ АСТЕРОИДОВ, МЕТЕОРНЫХ ТЕЛ И КОМЕТ И ГИПОТЕЗА ВЗОРВАВШЕЙСЯ ПЛАНЕТЫ
Выше было показано, что планетезимальный подход требует существования множества тел, движущихся по эксцентрическим кеплеровским орбитам. Такая ситуация поразительно похожа на ныне существующую в поясе астероидов. Действительно, как показано на рис. 4.3.1, эксцентриситеты орбит астероидов изменяются вплоть до 0,30 или 0,35. Имеется очень мало астероидов с большими эксцентриситетами. Таким образом, с этой точки зрения заманчиво отождествить современную ситуацию в области, занимаемой астероидами, с промежуточной стадией планете-зимальной аккреции.
Сказанное противоречит общепринятому мнению, по которому астероиды являются фрагментами одной или нескольких планет, взорвавшихся при столкновениях. Имеется и ряд других аргументов против гипотезы взрыва.
1. Нет сомнений в том, что астероиды сталкиваются между собой. Были приведены аргументы, в частности Андерсом [31], в пользу того, что происходящее при столкновениях дробление вносит вклад в наблюдаемое распределение астероидов по размерам. Однако Андерс также указывает, что дроблением объясняется лишь часть распределения — в области малых размеров. Крупные астероиды имеют другое распределение, которое Андерс относит за счет «первоначальной аккреции»; но его столь же хорошо можно интерпретировать и как обусловленное аккрецией, происходившей одновременно с фрагментацией.
2. Как указывалось в разд. 11.5, раньше считали, что столкновение небольших объектов не может привести к аккреции. В такой ситуации оказывалось необходимым сначала постулировать образование одного или нескольких первичных больших тел путем некоторого неопределенного процесса, а затем расчленить их, чтобы образовался широкий интервал размеров объектов, наблюдаемых в настоящее время. Очевидно, подобный метод не решает проблемы аккреции, которая просто игнорируется или переносится в сферу несостоятельных гипотез.
3. Долгое время предполагалось, что метеориты могли возникнуть из одной или нескольких первичных «планет» размером с Луну или больше, которые, возможно, существовали в поясе астероидов. Основанием для такого предположения являлось главным образом то, что некоторые типы метеоритов свидетельствуют о нагреве подвергшихся аккреции компонент. Один из способов интерпретации этого явления состоит в том, что метеориты происходят из недр планеты, где тепло накапливалось в результате радиоактивного распада. Однако наблюдаемое тепловое воздействие в метеоритах объясняется столь же хорошо или даже лучше внешними источниками [423]. Наиболее очевидным процессом нагрева является диссипация энергии орбитального движения за счет трения о газ (см. гл. 19). Монотонное уменьшение мощности орбитальных тепловых пульсаций может объяснить наблюдаемые диффузионные профили в у-фазе железо-никелевых метеоритов [435, 436].
4. Показано, что появление микрокристаллов алмаза в метеоритах (одно время предполагали, что оно обусловлено высоким статическим давлением внутри планеты) связано или даже может быть вызвано воздействием ударных волн [33]. Алмазы могут также расти метастабильно при низком давлении из газовой фазы [36].
5. Наконец, длительное время полагали, что для того, чтобы образовались окисленные и гидратированные минералы, а также некоторые органические компоненты, наблюдавшиеся в углистых хондритах, необходимы тела с размерами планет, имеющих атмосферы. Однако сейчас известно, что обширное фракционирование может происходить и на стадии, предшествующей аккреции. Это иллюстрируют вариации состава комет, которые имеют значительно более высокое отношение содержаний кислород/водород, чем, например, солнечная фотосфера (см. разд. 21.6). Гидрокси-силикаты (такие, как хлорит) и окислы, содержащие закись-окись железа (магнетит), могут образоваться путем непосредственной конденсации, а виды органических соединений, встречающиеся в метеоритах, без труда синтезируются в плазме, типичной для космического пространства и, вероятно, преобладавшей в гетегонную эру.
Таким образом, в структуре и составе метеоритов, по-видимому, ничто не указывает на то, что предшествовавшие им тела имели размеры более нескольких метров (дальнейшее обсуждение их максимально возможных размеров проводится в раэд. 22.4).
Следовательно, нет логической необходимости рассматривать крупные тела как предшественники астероидов и метеоритов. Более того, допущение о существовании таких тел не согласуется с современным динамическим состоянием астероидов и с физически приемлемыми моделями их образования. По всей вероятности, астероиды образуются в процессе взаимодействия планетезималей посредством столкновений, когда конкуренция между аккрецией и фрагментацией приводит к росту зародышей.
