12.12. ФРОНТ ТЕПЛОВЫХ ПЯТЕН АККРЕЦИИ

Если мы делаем вывод о низкой средней температуре, при которой происходило образование некоторых небесных тел, или о низкой температуре определенных зон в этих телах, то это вовсе не означает, что входящее в состав таких небесных тел вещество никогда не находилось в расплавленном состоянии. Наоборот, у больших небесных тел каждая их часть, за исключением центрального ядра, неоднократно нагревалась выше точки плавления. Эти процессы можно объяснить фронтом «тепловых пятен аккреции», распространяющимся в теле наружу.

Предположим, что для того, чтобы расплавить массу некоторого вещества, нужна энергия Определим скорость из условия

Как только тело, состоящее из данного вещества, приобретет скорость его кинетической энергии будет достаточно, чтобы расплавить вещество, если кинетическая энергия превратится в тепловую. Для большинства веществ см/с.

Если тело с массой и скоростью сталкивается с телом-мишенью того же состава, то кинетической энергии достаточно, чтобы расплавить массу

где

Часть кинетической энергии пойдет на генерацию ударных волн, на разлет осколков из области столкновения и на излучение. Но равенство (12.12.2) дает правильный порядок величины.

Таким образом, не ясно, было ли для такой небольшой планеты, как Луна, много больше единицы. Для планет типа Земли на заключительной стадии аккреции данная величина могла быть равна 10 или 100.

После того как расплавленное при ударе вещество остыло, оно может быть вновь многократно расплавлено при ударах других тел из его окрестности. Однако ударяющееся вещество увеличивает радиус зародыша. В результате рассматриваемый нами объем, первоначально находившийся на поверхности, погружается столь глубоко, что последующие удары уже будут неспособны

расплавить его. Прежде чем это произойдет, он расплавится, вероятно, раз (поскольку ударяющееся вещество расплавляет массу, в раз большую его собственной).

Ретроспективно можно представлять себе данное явление как фронт тепловых пятен аккреции, дискретный во времени и пространстве и движущийся наружу вместе с поверхностным слоем растущей протопланеты. До того как фронт пройдет через вещество, все оно нагреется раз. Величина увеличивается пропорционально радиус растущей протопланеты). Когда фронт способен расплавить все вещество, что, вероятно, происходит где-то на расстоянии см от центра. Если частота соударений низка, они создают отдельные нагретые области (разд. 12.13), которые по-разному излучают тепло и вновь остывают. Тепловой фронт аккреции будет оставлять за собой холодную область. Это, вероятно, имело место в случае центрального ядра и мантии Земли, а также по всему объему Луны. Если, с другой стороны, частота соударений велика, нагретая область не успевает остывать. Тепловой фронт аккреции будет оставлять за собой горячую область. В соответствии с интерпретацией, данной в разд. 12.11, таким образом расплавилось внешнее ядро Земли.