Плесневой грибок рода Mucor. Рисунок XII из книги Роберта Гука «Микрография, или некоторые физиологические описания мельчайших телец при помощи увеличительных стекол с их наблюдением и обсуждением».

Robert Hooke, Micrographia (London, 1665)

Об астероидах никто и не помышлял, пока первый из них совершенно случайно не открыли в 1801 г. «Трудно представить, откуда такие тела вообще могут взяться», – писал Гук, обсуждая идею лунных столкновений. Тем не менее он посчитал себя обязанным провести ряд экспериментов, чтобы проверить гипотезу, что когда-то (возможно, очень давно) Луна подвергалась бомбардировкам – и так на ней появились кратеры. Они с другом или помощником под разными углами стреляли из мушкета в толстый пласт белой трубочной глины, создавая кратеры и изучая результаты. Гук сообщал, что форма и структура таких кратеров, а также расходящиеся от них лучи довольно похожи на то, что наблюдается на Луне: у него получались мелкие или полусферические углубления с приподнятыми краями и лентами изверженной породы. Он был очень близок к верному ответу.

Но мысль о пулях, со свистом проносящихся по космосу, – это было чересчур, и ученый пришел к выводу, что лунные кратеры, вероятнее всего, имеют вулканическое происхождение и образовались при застывании вращающихся воронок расплавленной породы. Какой ему представлялась физика этого процесса, неясно, но он ссылается на то, что «наблюдал в котле с кипящим алебастром» (порошкообразным гипсом), как пар поднимается сквозь порошок, оставляя «маленькие ямки по форме в точности как на Луне, если осветить их свечой в большой темной комнате». Это типичная ошибка наблюдения: когда что-то похоже на то, что вы видели раньше, это оно и есть. Мы все порой этим страдаем. «При различном расположении свечи относительно этой поверхности можно точно воспроизвести все характеристики подобных ям на Луне, когда они освещены Солнцем под большим или меньшим углом».

Вероятно, Гук сочинил страницы «Микрографии» о лунных кратерах после визита на фабрику своего приятеля, где производились курительные трубки. Это захватывающий образец ранней науки, очень живо и подробно изложенный. Но это небольшой фрагмент гораздо более крупного труда, по-новому обозревающего практически всю натурфилософию с помощью микроскопа и телескопа. Тем не менее, если бы Гук в конце концов пришел к выводу, что кратеры на Луне появились из-за столкновений, а не из-за вулканов, это сэкономило бы нам массу времени.

Кратеры на кратерах внутри кратеров – почти что фрактал. Сделанная с «Аполлона-11» фотография 90-километрового кратера Дедал на обратной стороне Луны.

NASA

Предположим, что на один 10-километровый кратер приходятся 100 километровых, 10 000 стометровых и так далее. То есть количество кратеров пропорционально единице, деленной на возведенный в квадрат диаметр (степенная зависимость с показателем степени –2). В таком идеальном случае поверхность планеты выглядела бы почти одинаково при любом приближении, как фрактал. Представьте себе, что вы капитан космического корабля, совершающего посадку на такую фрактальную планету, и следите за снижением с помощью направленной вниз камеры. Через какое-то время все поле кадра заполняется кратерами. По мере снижения становятся видны все более мелкие кратеры, а крупные, наоборот, пропадают, потому что поле кадра меньше, чем они. (Корабль неизбежно окажется внутри какого-нибудь гигантского кратера.) Статистически число кратеров в любом отдельном кадре остается одним и тем же[129], поэтому все фотографии будут выглядеть примерно одинаково на всем протяжении спуска корабля внутрь фрактала, и вам никак не удастся оценить расстояние до поверхности.

На практике, конечно, так не бывает. У кратеров и частиц существуют предпочтительные размеры, и их наличие или отсутствие (пропавшая с пляжа пыль или отсутствие 100-метровых кратеров на астероиде Эрос) рассказывает нам об образовании, эволюции и возрасте поверхности. Крупные кратеры разрушаются, а маленькие подвергаются эрозии из-за солнечного ветра. Валуны крошатся от сильных колебаний температуры. Время от времени крупное столкновение вызывает «полную перезагрузку» огромных областей поверхности. Изучая характеристики кратеров, валунов и прочих явлений, которые подчиняются или не подчиняются степенным зависимостям, мы можем формулировать теории об их геологии, истории столкновений и эрозии под действием ветра или воды.

Командир «Аполлона-12» Чарльз Конрад стоит около посадочного модуля автоматического космического аппарата «Сервейер-3», в 200 м от того места, где пилот Алан Бин совершил посадку лунного модуля «Интрепид», который виден в отдалении.

NASA/Алан Дж. Бин

Столетия потребовались для того, чтобы идею об образовании кратеров в результате столкновений с планетой начали воспринимать всерьез. Даже когда современные телескопы уже получали детальные изображения Луны, а геологи изучали недавно образовавшиеся кратеры на Земле, сторонники гипотезы об ударном возникновении лунных кратеров оставались в меньшинстве. Возьмем, к примеру, воронку, которую мы теперь называем Аризонским метеоритным кратером – крупнейшим из молодых ударных кратеров на нашей планете. В начале ХХ в. все те немногие геологи, которые знали о его существовании, были уверены, что он имеет вулканическое происхождение. (Его называли конусом Кун-Бьютт; с некоторого расстояния топографический подъем края кратера выглядит как обычная столовая гора. Поскольку кратер находится в зоне активного вулканизма, эту ошибку можно счесть простительной.) Американский горный инженер Дэниел Бэрринджер рассудил, что причиной образования этой километровой в диаметре ямы должны быть железные метеориты, которые так распространены в этой местности, и что под дном кратера должна была бы находиться представляющая экономическую ценность масса железа. После долгих поисков рудное тело так и не было найдено[130], поэтому споры продолжились дальше.