Энциклопедия планеты Земля
Энциклопедия планеты Земля

Процесс создания Луны в деталях

Процесс создания Луны в деталях

Для понимания процессов, происходивших на самом раннем этапе развития нашей планеты, необходимо знать происхождение Луны. Из планет внутренней части Солнечной системы только Земля имеет массивный спутник. Спутники есть и у Марса, но размер самого большого из них – Фобоса – составляет всего 20 км в максимальном измерении, в то время как диаметр Луны достигает более 3500 км.

В пропорциональном соотношении к планете размер нашего спутника гораздо больше, чем у любого другого спутника Солнечной системы, за исключением Харона – спутника Плутона, но последний уже не считается планетой. Поэтому Луна по-своему уникальна.

Чтобы объяснить ее происхождение, следует остановиться на нескольких фактах. В частности, Луна и наша планета обладают разной плотностью: средняя плотность Земли составляет 4,45 г/см3, а у Луны она 3,3 г/см3. Если массивное железо-никелиевое ядро Земли содержит в себе около 32 % массы нашей планеты, то ядро Луны – лишь порядка 2-3 % от ее общей массы.

В отличие от Земли, Луна практически не имеет воды, в ее химическом составе очень мало железа, а также совсем немного летучих элементов и соединений. В то же время исследованные породы лунной коры оказались практически идентичными с породами земной коры и мантии по соотношению к стабильным изотопам кислорода. Это соотношение часто называют кислородной подписью. Подобное обстоятельство может говорить о том, что Земля и Луна, возможно, сформировались из одних строительных блоков (планетезималей) на одинаковом расстоянии от нашей звезды.

Луна обладает очень мощной и прочной корой толщиной 60-80 км, образовавшейся из продуктов плавления ее мантии. Поэтому полагают, что Луна в отличие от нашей планеты когда-то была нагрета до полного расплавления. Эти и другие уникальные сведения были получены благодаря не только астрономическим наблюдениям, но и успешным запускам исследовательских космических аппаратов. Новые сведения были получены при помощи современных технологий. Ученые тех лет предложили внедрить gps навигатор, сегодня же он часто используется в повседневной жизни. В мегаполисе невозможно представить ни одного водителя, который не использовал бы это оборудование.

Несмотря на полученные в последние десятилетия новые данные о физических и химических характеристиках Луны, вопрос о ее происхождении до сих пор остается сложной проблемой. Практически все существующие на сегодня теории по той или иной причине сталкиваются с трудностями и не могут объяснить отдельных фактов.

Как писал известный научный автор и ученый-планетолог Уильям К. Хартманн в своей книге «Происхождение Луны»:

«Ни астронавты «Аполлона», ни луноходы, ни вся королевская рать не смогли собрать достаточно информации для объяснения условий формирования Луны».

Действительно, происхождение единственного спутника нашей планеты по-прежнему остается загадкой. В попытке объяснить его уникальные свойства ученые уже долгое время выдвигают различные предположения касательно его происхождения.

Одну из наиболее известных научных гипотез представил сын Чарльза Дарвина, Джордж Дарвин, еще в XIX веке. Будучи известным астрономом, в течение долгого времени он внимательно наблюдал за Луной и заметил, что она медленно отдаляется от Земли. На основе этого факта он предположил, что когда-то Земля и Луна составляли единое целое.

Вместе они представляли собой расплавленную вязкую сферу, которая очень быстро вращалась вокруг своей оси. Под влиянием Солнца и центробежных сил кусок расплавленной Земли размером с Луну отделился от общей массы и занял свое положение на орбите.

Гипотеза Джорджа Дарвина была поддержана многими авторитетными учеными того времени и на долгое время заняла главенствующее положение в научном мире. Она хорошо объясняет размер Луны и ее меньшую плотность, поскольку она соответствует плотности земной мантии.

Однако уже в 1920-е годы британский астроном Гарольд Джеффрис сумел показать, что вязкость Земли в полурасплавленном состоянии препятствовала бы возникновению столь мощной вибрации, способной привести к отделению Луны. Современные данные подтверждают факт того, что требуемая для центробежного разделения скорость вращения чрезмерно велика, а появление у молодой Земли такого момента импульса вращения просто невозможно объяснить с научной точки зрения. В эту теорию не вписывается и дефицит летучих элементов в лунном веществе.

Версия совместной аккреции (формирования) Земли и Луны была представлена Иммануилом Кантом в его труде по космогонии, датированном 1755 годом. Согласно его предположению, наша планета и ее спутник образовались из одного пылевого облака: сначала сформировалась Земля, а затем из остатков вещества появилась Луна.

Таким образом, предполагается, что Земля и Луна просто возникли как двойная планета на одной орбите из исходного протопланетного роя твердых частиц. Эта гипотеза активно разрабатывалась в Советском Союзе школой О. Ю. Шмидта и ее последователями.

Совместная аккреция Земли и Луны прекрасно объясняет идентичность их кислородно-изотопного соотношения. Однако данная теория совершенно не согласуется с различной плотностью Луны и Земли. Несмотря на хитроумные попытки объяснить, как же Луна могла бы потерять избыточное железо, эта гипотеза была отвергнута.

Как отмечал все тот же Уильям К. Хартманн; «Трудно представить, что два небесных тела вырастают рядом из одного орбитального слоя вещества, но при этом одно из них забирает все железо, а второе остается практически без него».

В данную версию происхождения спутника Земли не вписываются также большой момент импульса системы «Луна – Земля» и наклон лунной орбиты в 5° к плоскости земной орбиты.

Еще одна достаточно распространенная теория сводится к тому, что когда-то Луна и Земля сформировались независимо друг от друга в различных уголках нашей Солнечной системы. В какой-то момент первая перешла на эллиптическую орбиту, пересекавшуюся с орбитой второй. В результате этого Луна оказалась захваченной гравитационным полем Земли и стала ее спутником.

Хотя версия захвата хорошо объясняет высокий момент импульса системы «Луна – Земля», она также имеет свои существенные недостатки. В соответствии с результатами компьютерного моделирования вероятность захвата нашей планетой пролетающего тела с массой Луны оказалась ничтожно малой, Если бы такое все-таки произошло, то наш спутник, вероятнее всего, обращался бы вокруг Земли в противоположном направлении и по сильно вытянутой эллиптической орбите.

Возможность формирования Луны за пределами зоны планет земной группы сталкивается с необъяснимым противоречием. Ведь в этом случае она не должна иметь дефицит летучих элементов, потому что они имеются в изобилии в зоне планет-гигантов. В эту гипотезу также не вписывается идентичность соотношения изотопов кислорода на Луне и Земле.

В настоящее время наиболее правдоподобной версией происхождения Луны признана так называемая теория гигантского столкновения, предложенная Уильямом К. Хартманном и Дональдом Дэвисом в 1975 году. Считается, что в результате гигантского столкновения Луна образовалась из остатков вещества на орбите Земли на самом раннем этапе формирования нашей планеты.

Однако эта теория по-прежнему не способна объяснить многих фактов о химическом составе лунного вещества. Но она остается главенствующей в научном мире не столько из-за своих теоретических достоинств, сколько из-за очевидных недостатков других гипотез происхождения единственного спутника Земли.

Источник - planete-zemlya.ru