Луна – довольно необычный и загадочный объект Солнечной системы, и то, как спутник Земли образовался, интересует многих астрономов. Недавно учёные предложили новую теорию, объясняющую, как спутник обосновался на своём месте. Гипотеза помогает по-новому взглянуть на традиционную теорию "гигантского столкновения", утверждают специалисты.
Естественный спутник Земли является относительно крупным объектом по сравнению с планетой, вокруг которой он вращается. Кроме того, Луна состоит практически из таких же веществ, что и Земля, за исключением некоторых летучих соединений, которые давно испарились.
Всё это разительно отличает Селену от любого другого большого объекта в Солнечной системе, говорит ведущий автор исследования, профессор планетарных наук Сара Стюарт (Sarah Stewart) из Калифорнийского университета в Дейвисе. "Все другие космические тела в Солнечной системе имеют совершенно различные химические составы", — отмечает она.
Традиционная теория формирования Луны утверждает: в конце образования Солнечной системы наступила фаза "гигантского столкновения". В те времена горячие объекты размером с планеты столкнулись друг с другом. Некое тело размером с Марс ударило в объект, который впоследствии стал Землёй. В результате большая часть вещества врезавшегося объекта и часть вещества земной мантии были выброшены на околоземную орбиту.
Из этих обломков сформировалась прото-Луна, а Земля в результате удара получила резкий прирост скорости вращения (один оборот за пять часов) и заметный наклон оси вращения. Затем на протяжении долгого времени Луна постепенно отдалялась от Земли. Одновременно вращение нашей планеты замедлилось до нынешнего состояния – 24-часового дня. На сегодня подобная гипотеза считается основной.
Но всё же есть несколько моментов, которые классическая теория объяснить не может. Например, удивительное сходство состава Луны и Земли. Другая загвоздка состоит в том, что если Селена конденсировалась из диска того материала, который вращался вокруг экватора Земли, то она должна была бы иметь другую орбиту – прямо над экватором. Между тем нынешняя орбита спутника наклонена относительно плоскости экватора на пять градусов. Это говорит о том, что какая-то большая энергия переместила её.
Здесь и вступает в игру альтернативная версия формирования Луны. Так, в 2012 году профессор Стюарт и её коллеги предложили идею, что некоторая часть углового момента (или момента импульса) системы Земля-Луна могла быть передана системе Земля-Солнце. То есть в начале процесса имело место более "энергичное" столкновение.
Согласно новой модели, высокая энергия столкновения оставила испаряющийся и расплавленный материал, из которого и образовались Земля и её спутник. По той причине, что соударение могло бы быть более энергичным, чем в традиционной теории, материалы Земли и ударившего в неё объекта могли перемешаться. В итоге Земля и Луна конденсировались из одинакового материала и, следовательно, получили схожий состав.
Как только угловой момент был растрачен за счёт приливных сил, Луна начала отдаляться от Земли, до тех пор пока не достигла точки плоскости перехода Лапласа. Здесь сила воздействия Земли на Луну стала менее значительной, чем гравитационные силы Солнца. Именно поэтому некоторая часть углового момента системы Земля-Луна была передана в систему Земля-Солнце.
Такое "распределение" не особо повлияло на орбиту Земли вокруг Солнца, но подтолкнуло планету в прямое (вертикальное) положение. На данном этапе модель, созданная командой Стюарт, демонстрирует, что плоскость орбиты Луны находится под значительным наклоном к плоскости экватора планеты.
Но последующие несколько десятков миллионов лет спутник продолжал медленно двигаться в направлении от Земли, пока не достиг второй точки перехода, в которой наклон орбиты Луны (угол между плоскостями орбиты спутника и экватора Земли) снизился до пяти градусов. Такие параметры почти соответствуют её сегодняшней орбите.
Новая гипотеза изящно объясняет орбиту Луны и её состав, основываясь на одном гигантском столкновении в самом начале, заключает Стюарт.
Исследование было опубликовано в научном издании Nature.
Добавим, что "Вести.Наука" сообщает о самых важных открытиях, связанных со спутником Земли, в специальной рубрике. В частности, мы рассказывали, что анализ метеоритов помог определить дату формирования Луны.
