Гигантский удар или теория захвата? Главные гипотезы, как появился вечный спутник Земли — Луна
Луна — спутник Земли, вращающийся вокруг планеты на расстоянии порядка 384,4 тысячи километров с полным оборотом в 27,3 дня. Это небесное тело ответственно за приливы и отливы из-за гравитационного поля и помогает в стабилизации осевого наклона нашей планеты. Но как Луна сформировалась? У современной науки есть несколько объяснений. Мы собрали ключевые теории.
Гипотеза гигантского удара
Гипотеза гигантского удара, также известная как «тейский удар», или «большой удар», является «широко признанным научным объяснением формирования Луны» около 4,5 миллиарда лет назад, пишет Geology Science. Предполагается, что Луна возникла в результате столкновения Земли с протопланетой размером с Марс (под названием Тейя) в начале истории Солнечной системы.
«Тело размером с Марс столкнулось с Землей, выбросив в космос испаренные куски коры молодой планеты. Гравитация связала выброшенные частицы вместе, создав Луну, являющуюся самой большой в Солнечной системе по сравнению с ее родительской планетой», — уточняют в Space.
Подобный процесс формирования также объясняет, почему Луна состоит преимущественно из относительно легких элементов. «Материал, из которого образовался спутник, произошел из земной коры, в то время как скалистое ядро осталось нетронутым. Когда материал собрался вокруг того, что осталось от ядра Тейи, его центр должен был находиться вблизи плоскости эклиптики Земли — траектории движения Солнца по небу, по которой сегодня вращается Луна», — уточняется в материале.
Хотя это и самая популярная теория, она не лишена недостатков. Большинство моделей предполагают, что около 60% поверхности Луны должно состоять из материала Тейи. Однако образцы горных пород, добытых во время лунных миссий, свидетельствуют об обратном.
«С точки зрения состава Земля и Луна — почти близнецы, их состав отличается максимум на несколько миллионных долей, — рассказали астрофизики из Израильского технологического института. — Это противоречие бросает тень на модель гигантского удара».
Еще в 2017 году израильские исследователи предложили альтернативную теорию столкновения, которая предполагает, что «дождь» из мелких обломков, упавших на Землю, привел к образованию Луны. «Сценарий множественного столкновения — более органичный способ объяснить образование Луны. На ранних стадиях развития Солнечной системы столкновений было очень много, поэтому естественнее выглядит то, что Луна могла сформироваться из нескольких объектов, а не из одного особенного», — заключают ученые.
Теория совместного формирования
Спутники могут образовываться одновременно с родительскими планетами. Согласно этому объяснению, гравитация должна была заставить материал в ранней Солнечной системе притягиваться друг к другу в то же время, когда гравитация связывала различные частицы воедино для формирования Земли.
«Такой спутник отличался бы весьма схожим составом с планетой и объяснял ее нынешнее местоположение. Однако, хотя Земля и Луна состоят во многом из одного и того же материала, наша Луна гораздо менее плотная. Чего, вероятно, не было бы, если бы оба небесных тела изначально содержали в ядре одни и те же тяжелые элементы», — утверждают в Space.
В 2012 году исследователи из Southwest Research Institute (институт в США) предположили, что Земля и Луна могли образоваться одновременно, когда два массивных объекта, в пять раз превышающих размер Марса, столкнулись друг с другом.
«После столкновения два тела одного размера столкнулись еще раз, образовав раннюю Землю, окруженную диском из материала, который в совокупности сформировал Луну, — сообщили в NASA. — В результате их столкновения и последующего слияния эти два тела имеют схожий химический состав, который можно наблюдать сегодня».
Теория захвата
Из «большой тройки» предположений по популярности эта версия забирает бронзу, тем не менее она возможна. В теории говорится о том, что гравитация Земли «зацепила» пролетающее мимо тело, как это произошло с другими лунами в Солнечной системе (например, марсианскими лунами Фобос и Деймос).
Но опять же есть несколько весомых аргументов против: «Теория захвата объясняет относительно небольшие различия в составе Земли и ее спутника. Однако такие орбитальные объекты часто имеют странную форму, а не являются сферическими телами, как Луна. Их траектории также не совпадают с эклиптикой родительской планеты, что не похоже на Луну».
Альтернативные версии
- Деление. Британский астроном Джордж Говард Дарвин, сын Чарльза Дарвина, в 1878 году предложил теорию деления. В ней утверждается, что Луна «откололась» от Земли в самом начале существования Солнечной системы. В то время Земля еще не полностью затвердела и вращалась очень быстро, совершая полный оборот за три или четыре часа. Но это предположение сегодня считают несостоятельным. В XX веке ученые отбросили его, поскольку вращение Земли не могло быть достаточно быстрым, чтобы выбросить часть планеты в космос. Если бы это было так, обломки упали бы обратно на поверхность Земли или вышли на орбиту вокруг Солнца.
- Испарение. Эта модель формирования спутника исходит от эстонского астронома Эрнста Юлиуса Эпика, 29 лет назад заявившего, что раннюю Землю окружали кольца из захваченных каменистых обломков. Из-за частых ударов этими осколками планета нагревалась (вплоть до 2000°C), что стало стартом испарения веществ с ее поверхности. Некоторые обломки якобы унес солнечный ветер, а другие состыковались с осколками в околоземном пространстве, образовав «протолуну».
- Захват множества маленьких спутников. Эта версия, предложенная в 1966 году американским геофизиком Гордоном Макдональдом, повторяет описанную выше теорию захвата, но не с неким одним объектом, а с чередой более мелких небесных тел. Впрочем, объяснить природу значительного сходства состава Луны и Земли эта теория оказалась неспособна. Кроме того, не совсем ясно, почему «сопряжение» произошло именно возле Земли, а не другой планеты солнечной системы (тот же Марс с двумя соседствующими лунами отлично чувствует себя и поныне).
- Луна искусственная? Серьезно воспринимать эту версию как минимум сложно. «Антинаучная» — самое мягкое определение. Тем не менее подобные допущения делали даже в XX веке как в СССР, так и в США. Правда, позже выяснилось, что со стороны Советов теории в 1960-х выдвигали не до конца компетентные обозреватели одной из газет, а не физики-теоретики. А в Штатах кое-кто и вовсе полагал, что Луна полая. По крайней мере, до миссий «Аполлон».
Основной гипотезой формирования спутника сегодня выступает теория гигантского удара — столкновения Земли с протопланетой размером с Марс (так называемой Тейей) миллиарды лет назад. Образцы лунных пород, собранные во время миссий «Аполлон», имеют состав, аналогичный земной коре, — изотопные исследования это подтвердили.
Как могла выглядеть ранняя Луна? Вероятно, она была горячей полужидкой (на поверхности) сферой, состоявшей из удерживаемых гравитацией обломков. Лунная кора образовалось лишь после того, как расплавленная порода остыла.
Есть о чем рассказать? Пишите в наш телеграм-бот. Это анонимно и быстро
Перепечатка текста и фотографий Onlíner запрещена без разрешения редакции. ga@onliner.by