Вот металл более привлекательный.
Благодаря космической миссии «Кеплер» и различным наземным инициативам по поиску экзопланет, мы теперь знаем, что планетные системы распространены. Большинство подтвержденных экзопланет намного больше нашей планеты, причем около трех четвертей из них имеют радиус как минимум вдвое больше земного, но это вряд ли удивительно, поскольку два наиболее распространенных метода обнаружения экзопланет — метод радиальной скорости (или «колебаний») и метод транзита (или «падения яркости») — более чувствительны к присутствию большой планеты, такой как Юпитер, чем маленькой планеты, такой как Земля. Однако маленькие представители любого класса физических объектов, как правило, превосходят по численности крупных представителей класса, поэтому кажется несомненным, что существует много планет размером с Землю — просто мы не так хорошо умеем их обнаруживать. Тем не менее, даже если Галактика содержит множество планет размером с Землю, обязательно ли эти планеты будут земного типа? Это важный вопрос, потому что для развития технологий, позволяющих совершать межзвездные путешествия или, по крайней мере, межзвездную связь, цивилизации, предположительно, требуется доступ к пригодным для разработки месторождениям металлической руды. (Некоторые авторы научной фантастики критически рассмотрели это предположение и создали заставляющие задуматься истории, действие которых происходит на планетах, лишенных руд, к которым мы имеем доступ, но трудно представить, как ВЦ могла бы изготовить радиотелескоп из камня, воды и органического материала.) Может ли быть так, что Земля особенная, потому что ее породы содержат много металла?
Чтобы ответить на этот вопрос, нам нужно подумать о том, как возникла наша Солнечная система, и рассмотреть, могло ли ее рождение быть каким-то образом особенным.
Насколько нам известно, единственными выжившими свидетелями рождения Солнечной системы является группа богатых металлами метеоритов, называемых хондритами. Внутри определенных типов хондритов можно найти кальциево-алюминиевые включения (CAI). Это карманы минералов размером от менее миллиметра до сантиметра. Также можно найти хондры. Это небольшие сферические включения, обычно диаметром от 1 до 2 мм, состоящие в основном из силикатных минералов оливина и пироксена. (Название «хондра», а следовательно, и «хондрит», происходит от их внешнего вида: греческое слово chondros означает «зерно» или «семя».) Используя известные скорости распада различных радиоизотопов, планетологи могут вычислить, когда образовались CAI и хондры. Наилучшие оценки показывают, что CAI и самые старые хондры образовались около 4,567 миллиарда лет назад — немного раньше формирования самой Земли.[307]
Хондриты время от времени падают на Землю, и когда это происходит, их интенсивно изучают. Действительно, хондриты изучались веками, и теперь многое известно об их химическом и физическом составе. Однако по крайней мере одна загадка остается: точная природа хондр.[308]
Рис. 5.4 Хондры — это сферические включения силиката в хондритах; их происхождение остается предметом споров. Хондры хорошо видны на этой поверхности среза хондрита AH 77278. Этот образец шириной 8 см был найден на Аллан-Хиллс — группе в основном свободных ото льда холмов в Антарктиде. С тех пор как Холмы были впервые нанесены на карту в 1957 году, там было найдено много интересных метеоритов. (Фото: НАСА)
Кажется ясным, что хондры должны были быть мгновенно нагреты до температур 1000 К или выше, а затем быстро охлаждены. Но что могло вызвать нагрев? Ученые предложили поразительно большое количество гипотез для объяснения образования хондр, включая нагрев ударной волной, вызванный возмущениями в протопланетном диске, и разряды молнии через пылевые шары, но общепринятого объяснения пока нет. (Это не слишком удивительно. В конце концов, хондры образовались очень давно, и, поскольку они не встречаются ни в одном другом типе породы, у геологов нет других образцов для сравнения.) Другое предположение заключается в том, что 4,567 миллиарда лет назад короткая вспышка тепла распространилась по Солнечной системе, сплавив пыль и образовав хондры. Ирландские астрономы Брайан МакБрин и Лоррейн Хэнлон предполагают, что близлежащий гамма-всплеск[309] (GRB) мог обеспечить тепло. Предположим, GRB произошел в пределах 300 световых лет от зарождающейся Солнечной системы. Он вкачал бы достаточно энергии в протопланетное кольцо пыли и газа, чтобы сплавить до 6 × 1026 кг материала (в 100 раз больше массы Земли) в богатые железом капли, которые быстро охладились бы, образовав хондры. Затем хондры поглотили бы гамма-лучи и рентгеновские лучи от GRB.
В сценарии МакБрина-Хэнлона Солнечная система могла бы быть редкостью в обладании хондрами: для образования хондр потребовалось бы, чтобы GRB находился в относительной близости к протопланетному диску в критический момент его развития. Значение этого заключается в том, что хондры высокой плотности, которые могли быстро осесть в плоскость протопланетного диска, могли способствовать формированию каменистых планет в Солнечной системе. Другими словами, в этом сценарии планетные системы, подобные нашей — в комплекте с каменистыми планетами земного типа — были бы редкостью. И, имея лишь небольшое количество землеподобных планет для развития, ВЦ могли бы быть редки.
Идея о том, что образование хондр было инициировано гамма-всплеском, интересна. Однако другие предположения, кажется, предлагают более правдоподобные механизмы для образования хондр. Более того, наиболее точное датирование[310] радиоизотопов внутри хондритов предполагает, что CAI были сформированы в течение короткого интервала около 4567,3 миллиарда лет назад, а хондры были сформированы в течение трехмиллионного периода, начинающегося во время формирования CAI. Трехмиллионная временная шкала аналогична времени жизни протопланетных дисков, и поэтому кажется вероятным, что формирование CAI и хондр связано с некоторым внутренним процессом в развитии дисков. Результаты этого исследования, если они подтвердятся, подразумевают, что в рождении нашей Солнечной системы не было ничего особенно необычного. Так что, как решение парадокса Ферми, это, возможно, не входит в число главных претендентов.