ГлавнаяЗемля в космосеСоседи Земли → Процесс создания Луны в деталях

Процесс создания Луны в деталях

20 Март 2013

ЛунаДля 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.
АполлонКак 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.
ЛунаЕще 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.




Рекомендуем к прочтению



Здесь вы можете написать отзыв

* Текст комментария
* Обязательные для заполнения поля