Космический эффект Яворского
        Во втором номере «Виртуального мира» за 2016 год был объяснён «механизм» эффекта Яворского: «… сохранился фрагмент бронеплиты толщиной 400 мм со  сквозной пробоиной, вырезанный после испытаний, проведённых ещё в 1972 году. И на лицевой, и на тыльной стороне плиты … отчётливо зафиксировались следы разогрева металла. На их границе, по оценке металловедов, температура была около 3500С, а вблизи пробоины она приближалась к 10000С ...  Превышение тепловой энергии при внедрении снаряда  над его кинетической энергией  достигало более 400 % (четырёхкратное умножение энергии)». Суть явления в том, что снаряд может инициировать выделение энергии внутренних напряжений в броне, которая существенно превосходит энергию самого снаряда.
        Если сравнить астероид со снарядом, а планету с бронеплитой, возникает вопрос, а не мог ли эффект Яворского проявиться при столкновении астероидов с планетами Солнечной системы? Присмотримся к Марсу.
         Поверхность Марса характеризуется чётко выраженной асимметрией. Если северное полушарие представлено пониженными более молодыми равнинными поверхностями, находящимися на 1–3 км ниже нулевого уровня, то южное – сильно кратерированными более древними возвышенностями, находящимися на 2 – 4 км выше нулевого уровня. Граница между этими полушариями, в общем, представляет собой окружность, наклонённую к экватору под углом 350. Разновысотность уровней двух полушарий Марса и морфологические различия их поверхностей определили чётко выраженную дихотомию планеты. Граница между этими макрообразованиями поверхности подчёркивается глобальным уступом (высотой около 2 км).
        Самые высокие районы Марса представлены двумя крупными возвышенностями, расположенными на стыке разновысотных уровней поверхности северного и южного полушарий. Это гигантская провинция Фарсида (Тарсис), представляющая собой вулканическое нагорье к западу от долин Маринер в районе экватора (протягивается на 4000 км с севера на юг и на 3000 км с востока на запад). В регионе выделяют купол или плато Фарсида, а также впадину Фарсида, которая частично окружает купол. Разница высот без учёта вулканов составляет 10 км. Площадь плато — 30 млн км2. На Фарсиде расположены вулканы – гора Олимп, гора Аскрийская, гора Павлина, гора Арсия («горы Фарсида»). Здесь же находится уникальный щитовой вулкан – патера Альба.Он извергал очень жидкую лаву, которая широко растекалась и сформировала «щитовую» возвышенность со слабыми уклонами.
        Согласно данным, полученным с космических аппаратов на орбите Марса, сама планетарная кора на севере на 25 км тоньше, чем на юге. Граница между тонкой и толстой корой плавно продолжает внешнюю, образуя ровный эллипс размером примерно 8 500 км на 10 600 км (с точностью до нескольких сот километров). Существует две основных гипотезы, объясняющих  причины такого разделения.
      Первая гипотеза. Все вулканы плато Фарсиды выстроены вдоль одной линии. Такие цепочки встречаются и на Земле – например, вулканы Гавайских или Маршалловых островов, и считается, что они образуются на литосферных плитах, под которыми находится мантийная струя (плюм) горячего вещества, бьющая прямо от ядра планеты. Положение конвективных струй в мантии достаточно устойчиво, а плиты проплывают над ними. В результате вулканическая активность, которую питают такие струи, со временем сдвигается к «корме» движущейся плиты. Могло ли что-то подобное случиться на Марсе? Разработана  модель, включающая механическое и тепловое взаимодействие планетного ядра (от ядра в модели только граница, которая служит источником тепла), мантии и литосферы. В жидкой мантии имеется один мощный «суперплюм», которому конвективные движения вещества и постоянная подпитка теплом от ядра позволяют устойчиво существовать на протяжении миллионов и миллиардов лет. Литосфера, тягучая верхняя мантия с твёрдой корой, разделена на две полусферы – тонкую и толстую.
        Толщина последней более или менее равномерно (в зависимости от версии модели) уменьшается от центра к краям, где она переходит в тонкую полусферу. Разница в толщине составляет более 100 км, хотя южная половины коры всего на 5 км выше, на глубине эти различия куда более значительны, так как поддерживать толстую, более тяжёлую кору давление может только на бо'льшей глубине.
        Изначально мантийная струя бьёт в толстую половину, и та начинает двигаться. Ударяясь о «наклонную» относительно гравитационной эквипотенциали поверхность, струя в бо'льшей степени растекается в тонкую сторону, и возникает отдача. Как показывают расчёты, куда именно струя направлена изначально, не так уж и важно. Со временем сферическая плита поворачивается так, что выход плюма оказывается где-то посредине между толстой и тонкой сторонами. В таком положении литосфера и остаётся, покачиваясь с амплитудой в 5–100 и периодом в миллионы лет, образуя цепь вулканов. А полный поворот от начального состояния может составить и более 900.
        По мнению разработчика, модель может решить и вопрос о происхождении асимметрии между двумя половинками Марса. Ведь вещество, которое поднимается со струёй, не только циркулирует от ядра к литосфере, но и частично прилипает к последней. Возможно, именно струя, а не удар какого-то небесного тела и создал загадочную марсианскую дихотомию. Но при этом остаётся непонятным, почему вообще возник один «суперплюм» вместо нескольких «плюмов» (как, например, в Земле) и почему он такой «долгоживущий».
      Вторая гипотеза предполагает, что «северный бассейн» (Basin Borealis), по сути, представляет собой гигантский ударный кратер возрастом в несколько миллиардов лет. Именно тогда Марс подвергся удару, навсегда изменившему облик планеты. Объект размером с Плутон врезался в планету с севера, разделив её на две половины – низкий север и высокий юг.  Предполагается, что в месте удара древняя кора расплавилась и нынешняя поверхность представляет второе поколение марсианской коры в отличие от первого, сохранившегося на юге. У ударной гипотезы нашлось немало противников, контраргументы которых сводились к двум основным положениям.
     – Во-первых, форма «кратера» далека от круглой или эллиптической – вместо этого он напоминает гигантскую «запятую» вокруг северного полюса Марса.
     – Во-вторых, грандиозный удар, который оставил по себе воронку диаметром 10 тысяч километров, наверняка расплавил бы марсианскую кору не только в месте удара, но и по всей поверхности планеты.
        Однако ударная гипотеза имеет серьёзные аргументы в свою поддержку. Экспериментальные данные, собранные в последние годы обращающимися вокруг Марса космическими станциями «Mars Reconnaissance Orbiter» и «Mars Global Surveyor», достаточно убедительно опровергают возражения против ударной гипотезы, основанные на форме «кратера». Планетологи смогли показать, что если исключить из рассмотрения вулканическое нагорье Фарсида, находящееся прямо на краю северного бассейна, то район с необычно тонкой корой оказывается практически идеальным эллипсом.
        Вопрос о возможности расплавить кору в одном полушарии Марса, не затронув другое, изучен в двух математических моделях удара крупного тела по молодому Марсу. Компьютерная модель обладает хорошим пространственным разрешением (элемент разрешения около 25 км), но у неё есть один существенный недостаток: обсчёт вёлся в двух измерениях, что позволяет изучить лишь очень симметричные удары, приходящиеся точно вертикально по поверхности планеты.
        По результатам моделирования удар, породивший северный бассейн, был настолько силён, что пробил не только кору и мантию Марса, но даже затронул его ядро. Энергия удара составила около сотни триллионов мегатонн в тротиловом эквиваленте. При этом расчёты показывают, что кора с обратной стороны планеты вполне могла уцелеть и сейчас её покрывает вещество, выброшенное на поверхность при ударе.
        По мнению учёных, удар должен был произойти в первые 100 миллионов лет после образования планеты. Правда, двумерное моделирование позволяет получить в итоге лишь идеально круглый кратер: «планетоид-убийца» из соображений цилиндрической симметрии, которую принимают для расчётов, должен падать сверху.
        В дополнение к этому провели трёхмерное моделирование удара. За трёхмерность модели пришлось заплатить примерно впятеро меньшим пространственным разрешением. Зато удалось просчитать различные варианты ударов, в том числе и удар под углом к отвесной линии. По мнению исследователей, лучше всего подходит вариант, при котором объект размером от 1 600 км до 2 700 км врезался в Марс под углом от 300 до 600 (к горизонту или к отвесной линии – здесь не имеет значения).
        Согласно ударной гипотезе,  удар, безусловно, изменил всю дальнейшую судьбу планеты. Подъём южного полушария вынудил потоки жидкой воды, если она когда-либо существовала на Марсе, преимущественно стекать в сторону северного полушария. Произошло смещение полюсов, ослабление магнитного поля, исчезновение атмосферы и воды. Из-за меньшей высоты северного полушария там до сих пор больше давление, сильнее ветра и вызванные ими пылевые бури разносят верхние слои грунта по всей планете.
        Математические модели, конечно, убедительны, но есть и третий «контрударный» аргумент. Протопланетный диск Солнечной системы имел, скорее всего, монотонное распределение линейной скорости по диску в радиальном направлении. Именно поэтому орбиты образовавшихся планет близки к круговым, таковы и орбиты поясов астероидов, и транснептуновых плутоидов (исключение представляют только кометы, но вытянутость их орбит может быть следствием как раз их малости). Поэтому вероятность столкновения Марса с планетоидом весьма невелика, чего нельзя сказать об астероидах, особенно учитывая возмущающую роль Юпитера.
        А теперь добавим ещё один аргумент в пользу ударной гипотезы. Предположим, что марсианская кора в нойскую эру (4,5-3,5 млрд лет назад) представляла собой достаточно цельную «скорлупу». При столкновении астероида, летящего с достаточно большой скоростью, но массой гораздо меньшей, чем Плутон (соответственно и существенно меньшей энергией), хотя астероид проник достаточно глубоко в литосферу, температура достигла максимальных значений только в месте удара, расплавив породу в радиусе и на глубину «всего» нескольких сот км.
        Но, так как под действием эндогенных и экзогенных факторов в коре возникают источники напряжения (отдаленный аналог закалённого стекла), при столкновении астероида с молодой напряжённой поверхностью Марса, мог проявиться эффект Яворского. В его коре произошла «цепная реакция» выброса энергии этих внутренних напряжений дополнительно к энергии астероида, а выделившаяся в процессе «реакции» энергия, распределённая по коре далеко за пределы зоны удара, и стала первопричиной начала формирования дихотомии Марса.
        Фактом здесь является дихотомия Марса, удар астероида ничем не проверен, даже матмоделями, зато «камней» подходящих размеров вблизи Марса полным полно, а вот планетоиды встречаются только далеко на окраине Солнечной системы... Но какой бы механизм не привёл к дихотомии, она стала для планеты фатальной. И кто знает, если бы не грандиозная катастрофа, «Война миров», возможно, была бы не книгой, а летописью.
В оглавление