Как образовалась Луна?
Почти каждую ночь, сквозь мрак и тучи, наш путь озаряет самая яркая точка на небе. Наше ночное светило, Луна. Порою, ее холодный мистический свет становится настолько ярким, что можно даже читать без фонарика. А иной раз ему приходится пробиваться сквозь плотную завесу туч. Сознание отказывается верить что это лишь отраженный солнечный свет, и поэтому Луна давно уже обросла ореолом таинственности. В полнолуние она приводит одновременно в восхищение и ужас.
Загадок, связанных с Луной много. Лучшие умы человечества исследуют история происхождения Луны, современные гипотезы раскрывают тайну ее появления на орбите Земли, непостижимой точности движения, совпадению угловых размеров Луны и Солнца во время затмения, синхронизацию приливов и отливов, совпадение лунного цикла с циклами живых организмов на Земле и так далее. В течении многих веков выдвигались самые разные теории, версии и гипотезы. И сейчас мы попробуем в них разобраться.
Но для начала вспомним то, что мы уже точно знаем про нашу космическую спутницу.
Известные факты
Расстояние до нее не является точной цифрой. Принято считать среднюю цифру в 384 тысячи километров, однако ее орбита не является точным кругом. В ближайшей точке она приближается к нам до 356 тысяч километров, а в самом дальнем участке нас разделяет расстояние в 406 тысяч км.
Кроме того плоскость эклиптики, то есть орбиты Луны, не совпадает с плоскостью вращения Земли, поэтому может сложиться впечатление, что Луна как бы «гуляет» по небу как ей вздумается. Сегодня встанет в одном участке неба, завтра в другом. Однако виноват в этом не супутник, а наклон Земной оси. Больше интересной информации — в статье “7 странных фактов о Луне”.
Версии происхождения
Сейчас Земля и ее спутница неразрывно связаны в двойную систему с общим центром масс. Однако логично предположить что было время, когда данной системы не было.
Самые первые
Одну из первых теорий выдвинул в конце 19 века Джордж Дарвин. Он решил что в начале своего существования Земля была расплавленным шаром из горячей магмы. И в результате быстрого вращения вокруг своей оси, от общей массы отделилась эдакая капля, которая не смогла далеко улететь, и осталась остывать на нашей орбите. Однако, это предположение не объясняет много других странностей, и в дальнейшем мы их обсудим.
Следующая идея является полной противоположностью предыдущей. Она состоит в том, что наша планета попросту захватила гравитацией объект, проходящий мимо нее. Этим объектом и оказалась Луна. Насколько это верно – покажет время
Одновременное появление
Например версия, что Луна и Земля образовались одновременно. Такую теорию выдвинул немецкий философ Кант. Когда-то вокруг Солнца не было никаких планет, а только один, единый протопланетный диск, состоящий из миллиардов частичек протопланетного вещества. Этот диск вращался вокруг звезды, и постепенно более плотные участки начали сжиматься и притягивать к себе более мелкие частички. Так образовались все планеты, в том числе и Земля. По версии Канта, Земля и Луна были двумя плотными участками на одной орбите и в силу стечения обстоятельств не соединились воедино, а так и продолжили движение рядом друг с другом.
Появление позднее
Четвертый сценарий образования Луны, выдвинутый эстонским астрономом Эрнстом Эпиком, звучит довольно устрашающе – на каком то этапе своего развития, Земля подверглась массированной бомбардировке большим количеством каменных частиц – метеоритов и астероидов. В результате такой атаки, поверхность планеты нагрелась до 2 тысяч градусов и большое количество вещества Земли просто испарилось в окружающее пространство. Самые легкие частицы, размером с молекулу, попросту сдуло в глубокий космос, а более тяжелые сформировали маленькую протопланету из пыли и льда, которая в будущем и стала Луной.
Переходная версия
Пятая версия является как бы переходным вариантом из предыдущих двух версий. Считается что мимо Земли проходило не одно космическое тело, а множество, и все они были так или иначе захвачены гравитационным полем Земли. Попав к нам на орбиту, эти метеориты не упали на землю, а начали сталкиваться друг с другом, постепенно формируя гораздо больший объект. Так и появилась Луна.
Теория столкновения
Но самой популярной гипотезой на данный момент является теория столкновения двух планет. Когда-то в далеком прошлом, рядом с нашей планетой проходила орбита еще одной планеты, размерами сопоставимой с нашей. В какой-то момент орбиты пересеклись и планеты столкнулись, но под очень острым углом. Практически по касательной друг к другу. В результате такого события поверхности планет сильно разогрелись, катастрофа была поистине чудовищной. От Земли оторвался большой кусок вещества, который однако не улетел в космос, а продолжил болтаться на нашей орбите. Он и превратился в Луну. А куда делась вторая планета? А вот это уже загадка. Может быть слилась в одно целое с Землей, может быть приобрела дополнительное ускорение в результате не очень удачного гравитационного маневра и улетела далеко за пределы Солнечной системы. А может быть ее судьба была более печальна и она врезалась в Солнце.
Метеоритная бомбардировка
Существует также еще гипотеза метеоритной бомбардировки. Согласно ей, в результате такого обстрела метеориты как бы выбивали из земной поверхности обломки вещества и пыли, которые затем оставались вращаться на дальней орбите вокруг Земли. Со временем количество пыли и обломков достигло таких объёмов, что они сформировали из себя целую маленькую планету. Кстати эта гипотеза объясняет наличие воды в составе Лунного материала
Искусственное происхождение
Ну и самая любопытная гипотеза, вызывающая споры и толкования, это версия искусственного объекта. Еще в середине прошлого века, в 60-х годах, Александр Щербаков и Михаил Васин при Академии Наук в СССР предложили гипотезу о том, что Луна на самом деле искусственный объект, некий космический корабль, созданный другой цивилизацией.
Неужели в Академии Наук СССР сидели мечтатели? И да и нет. Конечно каждый из нас зачитывался фантастикой, которая впоследствии давала новые идеи для развития и прогресса. Однако гипотеза искусственного происхождения Луны возникла не на пустом месте. И виноваты в этом научные загадки, тайны Луны, неразгаданные до сих пор.
Вопросы без ответов
Первая загадка заключается в орбите и размере Луны. Ее размер составляет ровно четверть земного, хотя во всех остальных случаях, в солнечной системе, спутники планет имеют гораздо меньший размер. Размеры Солнца и Луны благодаря загадочному совпадению расстояний, визуально практически одинаковы. Совершенно невозможным считается и соотношение масс Земли и Луны. Но самый главный и необъяснимый вопрос заключается в том, что если бы Луна была притянута Землей из космоса, то ее орбита была бы сильно вытянутой. Однако на деле она почти круглая.
Ну и как же обойти тот факт, что Луна всегда повернута к нам только одной стороной? В ближайшем, известном нам космическом пространстве вообще, больше не существует второго такого уникального объекта. Ученые предполагают что такое положение вещей практически невозможно без дополнительного маневрирования. И как следствие выдвигается единственное оставшееся предположение, что Луна – искусственный объект. Кроме того выяснилось, что форма нашего спутника тоже не такая идеально круглая как может показаться.
Во время космической гонки, выявился еще один подозрительный факт. Первые аппараты, в том числе и спускаемые аппараты лунной миссии США попросту сбрасывали на Луну отработанные ступени, и в момент их падения была зафиксирована неправдоподобно долгая вибрация лунной поверхности. Однажды приборы фиксировали такое явления более часа. В результате ученые пришли к ошеломляющему выводу – наш спутник внутри – полый.
Однако какой каркас выдержит огромные напряжения, возникающие в такой титанической конструкции? Вывод напрашивается сам собой – только титановый каркас, причем довольно большой толщины. Позже в составе Лунных пород был найден этот минерал, что еще больше укрепило подозрения. Лишним подтверждением служат лунные кратеры, имеющие неправдоподобно маленькую глубину. Ничем другим, кроме сверхпрочной несущей конструкции объяснить это невозможно.
Еще одно странное образование это так называемые лунные моря. Они занимают огромную часть поверхности нашего спутника, однако по какому-то странному стечению обстоятельств почти все они, то есть 80 процентов, находятся на видимой стороне Луны.
Лунные масконы
Это места с наибольшей плотностью вещества. Они расположены как раз под лунными морями и возможно являются следствием гравитационного влияния Земли. А вот на обратной стороне Луны все обстоит с точностью до наоборот – лунных морей, масконов, центров концентрации массы практически нет, но зато в огромном количестве присутствуют ударные кратеры от метеоритов.
Все теории возникновения Луны как отколовшегося куска нашей планеты разрушает еще один любопытный факт – плотность Земли составляет примерно 5,5 грамм на кубический сантиметр. Что приравнивается к плотности металлов начиная от титана и более тяжелых. Однако, плотность Луны приблизительно 3,3 грамм на кубический сантиметр. Это еще один повод считать ее внутри полой.
В расположении геологических слоев Луны так же прослеживаются аномалии. Создается впечатление, будто она формировалась «наоборот». Это так же было бы возможно в случае искусственной отливки каркаса Луны.
Таким образом теория об искусственном происхождении нашей спутницы в последнее время некоторыми учеными принята, как обоснованная. Как видите теорий о происхождении Луны огромное количество, однако ни одна из не дает полного ответа на все вопросы. Более того, с каждым годом количество различных версий становится все больше, и каждая из них порождает все больше и больше вопросов.
На некоторые из них уже получены более-менее внятные ответы. Например на вопрос – почему Луна повернута всегда одной стороной, сейчас принято считать виновниками приливные силы Земли. Считается что Земля, притягивая свой спутник, разогревает внутреннее ядро Луны до состояния магмы, которая в свою очередь концентрирует свою массу ближе к Земле и таким образом постепенно появилась синхронизация количества оборотов луны вокруг своей оси и вокруг Земли. В итоге имеем идеальное совпадение – Луна всегда повернута к нам только одной своей стороной.
Однако эта же версия противоречит практически доказанному факту, что Луна внутри это давно остывший объект. Другими словами загадок и противоречий много. Все гипотезы, которые так или иначе считают Луну объектом захваченным притяжением Земли, не отвечают на вопрос о невозможной орбите.
Другие гипотезы, считающие что Луна так или иначе является осколком Земли, не отвечают на вопрос о ее плотности. Как получилось, что отколовшийся кусочек стал вдруг почти вдвое легче оригинала?
Если же Луна действительно объект, построенный другой цивилизацией, то для чего? Откуда она к нам прилетела, какие задачи перед ней стояли и почему никто не выходит с нами на связь? Может ли быть что она работает в автоматическом режиме, периодически поправляя свою орбиту, а весь ее экипаж мирно спит в анабиозных капсулах? И самое главное – что случится, когда настанет час и они проснутся?
Когда-нибудь мы узнаем историю происхождения Луны, современные гипотезы разделяется на подтвержденные и опровергнутые, появятся ответы на все эти вопросы. А пока что нам остается только ждать и наслаждаться магическим холодным светом, исходящим от нашей преданной, спутницы.
Источник
Как появилась Луна
Почти каждую ночь мы можем видеть на небе наш естественный спутник – Луну. Но часто ли Вы задумывались, откуда она взялась? Она освещает Землю уже миллиарды лет, а когда-то была гораздо ближе. А были ли времена, когда её не было совсем? Вопрос, как появилась Луна, очень интересен.
На самом деле однозначного ответа по этому поводу у учёных пока нет. Но есть несколько версий, наверняка одна из них окажется в итоге верной. Поэтому рассмотрим самые вероятные.
Все гипотезы сводятся к одной из трёх ситуаций:
- Земля и Луна образовались из одного протопланетного облака по отдельности.
- Земля захватила Луну, которая пролетала поблизости, но на самом деле образовалась где-то в другом месте.
- Земля столкнулась с огромным телом, возможно, другой планетой. Из выброшенного при столкновении земного вещества и обломков образовался наш спутник.
Все эти версии развития событий очень разные. Посмотрим, какая из них более близка к правде. Для этого сравним Землю и Луну в плане состава. Так можно определить, насколько правдив последний вариант.
Сходства и отличия Земли и Луны
С тех пор, как Галилео Галилей впервые увидел на Луне горы, стало ясно, что некоторое сходство с Землёй у нашего спутника есть. Тем более, там наблюдались даже «моря», которые, правда, оказались просто твёрдой пустыней. Однако у Луны с Землёй на самом деле общего довольно мало – это сходный уровень содержания в коре и мантии изотопов кислорода. Это говорит о том, что Луна и Земля образовались из одного протопланетного облака, на одном расстоянии от Солнца. Тела, образованные в других местах, сильно отличаются по этому показателю. Так что набор химических элементов в их составе более-менее похож.
Но отличий гораздо больше, как в составе, так и в строении:
- У Луны средняя плотность почти вдвое меньше земной. В основном из-за того, что Земля имеет большое металлическое ядро, которое занимает 30% веса планеты. У Луны маленькое железо — никелевое ядро, весящее менее 3% от всей массы. Кстати, плотность Луны близка к плотности земной мантии.
- На Луне гораздо меньше водорода, азота, фтора, инертных газов. Это летучие вещества, которые могли просто улетучиться в космос за миллиарды лет. А вот содержание титана, тория, урана, некоторых других тяжелых элементов, в лунной породе больше, чем в земной.
- У Луны очень толстая кора, толщиной до 80 км, то есть больше земной в несколько раз. При этом состоит она из застывшей мантии. Поэтому считается, что когда-то Луна была полностью расплавлена.
- Плоскость лунной орбиты не совпадает с земным экватором, а наклонена. Крупные спутники других планет обычно вращаются в плоскости их экваторов.
Из этого можно сделать самые разные выводы. Поэтому рассмотрим гипотезы о том, как появилась Луна, существующие сейчас.
Луна оторвалась от Земли при её быстром вращении
Это еще называется «гипотезой центробежного отделения». Суть её в том, что молодая Земля вращалась очень быстро и из-за этого сильно сплющилась. В итоге под действием центробежных сил в области экватора оторвался кусок вещества, из которого затем сформировалась Луна.
Эту версию первым выдвинул в 1878 году сын знаменитого Чарльза Дарвина – Джордж Дарвин. Она вполне считалась главной еще в начале XX века. Ученые даже посчитали, что вырванный кусок находится там, где сейчас Тихий океан, по объёму он как раз подходит.
На самом деле, чтобы такое произошло, Земля должна была вращаться очень быстро, делая полный оборот вокруг оси меньше, чем за 2 часа. Но она к настоящему времени никак не смогла бы замедлиться до нынешних 24 часов. Против этой теории говорит и геология – бассейн Тихого океана образовался всего 70 миллионов лет назад, а возраст нашего спутника — более 4 миллиардов лет. Его химический состав тоже отличается от земного.
Поэтому такая теория происхождения нашего естественного спутника ныне полностью забракована, хотя в своё время была довольно популярной.
Луна была захвачена Землёй
Это «гипотеза захвата», которая появилась в 1909 году. В её пользу говорят легенды некоторых народов. В них говорится, что были времена, когда Луны не было. Но это весьма шаткая опора, на которой, конечно, нельзя строить научную гипотезу. Других фактов, подтверждающих её, пока не найдено.
Зато против этой версии есть некоторые факты:
- Луна – довольно крупное и массивное тело. Для захвата Землей она должна была пролетать очень близко, ближе предела Роша. Но в таком случае она была бы просто искорежена мощными приливными силами и разрушена. Если бы она пролетала дальше, то или отклонилась бы и столкнулась с Землей, или планета её бы отбросила, как при гравитационном манёвре.
- Все захваченные спутники других планет движутся по ретроградной орбите – против вращения планеты. У Луны проградная орбита, она вращается в одном направлении с Землёй, как будто всегда там была.
- Если бы Луна образовалась дальше Марса, в зоне газовых гигантов, то в её составе было бы много летучих элементов – водорода, фтора, инертных газов. А их-то как раз почти нет. Но есть небольшое ядро, как у спутников планет – гигантов.
- У Луны и Земли слишком схожее содержание изотопов кислорода. При захвате Луны извне такое совпадение просто нереально.
- При Захвате у Луны была бы сильно вытянутая орбита. Но на практике она не сильно отличается от круговой.
Так что гипотеза захвата тоже выглядит маловероятной. Такую операцию мог бы провернуть, например, Юпитер, или даже Нептун. Но Земля ненамного превосходит Луну по массе, чтобы издалека затормозить её и перевести на свою орбиту. А близкий контакт закончился бы катастрофой. По крайней мере, моделирование захвата Луны не подтверждает гипотезу.
Луна и Земля образовались вместе
Это «гипотеза совместного формирования». Речь идёт о том, что Земля и Луна образовались вместе, из одного протопланетного облака. Ближе к центру туманность сжалась и получилась Земля, а на окраине из остального вещества получилась Луна.
Как ни странно, это очень старая гипотеза. Её предложил Иммануил Кант еще в 1755 году. Она прекрасно подтверждает совпадение содержания кислорода в образцах породы.
Но эта гипотеза тоже имеет много минусов. Так, непонятно различие в остальном химическом составе. Ведь, если Земля и Луна образовались из одного облака, их химический состав должен быть совершенно одинаковым. К тому же, у планеты огромное железное ядро, а спутнику досталось очень мало железа. К тому же, средняя плотность слишком разная. Наклон лунной орбиты тоже нельзя объяснить.
Так что эта теория, несмотря на кажущуюся правдоподобность, тоже имеет необъяснимые места.
Луна появилась после Земли
Это «гипотеза испарения», предложенная в 1955 году. Суть её в том, что первой образовалась Земля. Вокруг неё всё еще была масса материала из протопланетного облака, из которого камни разного размера постоянно бомбардировали Землю. Из-за этого планета разогрелась до 2000 градусов, а множество элементов из её верхних слоёв просто испарилось назад в космос, где и приняли участие в формировании Луны из остатков протопланетного облака.
Однако к моменту разогрева ядро Земли уже успело сформироваться – массивные железные породы опустились к центру. Поэтому Луне железа досталось мало.
Эта гипотеза хорошо объясняет химическое строение Луны и её отличие от Земли в этом плане. Но против неё геологические данные, которые говорят о том, что земная кора никогда не расплавлялась полностью. К тому же, не объясняются наклон лунной орбиты и другие проблемы.
Луна появилась из нескольким маленьких спутников
Мы уже рассмотрели «гипотезу захвата» и выяснили её невероятность. Земля не смогла бы захватить такое большое тело, как Луна, тем более перевести его на круговую околоземную орбиту. Но она запросто смогла бы захватить несколько мелких тел, наподобие крупных астероидов. Эти астероиды могли бы сталкиваться друг с другом на земной орбите, а потом из их обломков могло бы сформироваться одно большое тело.
Но эта гипотеза происхождения Луны имеет массу недостатков. Во-первых, она не объясняет сходство содержания кислорода. Если бы Луна образовалась из прилетевших извне астероидов, состав отличался бы очень сильно, а он более-менее схож с земным.
Во-вторых, очень маловероятно, что Земля смогла бы захватить столько астероидов, чтобы их хватило на формирование Луны. Венера за миллиарды лет ни одного не смогла захватить, а у Марса всего пара маленьких, хотя астероидный пояс рядом.
В-третьих, вряд ли все захваченные астероиды стали бы сталкиваться и формировать один спутник, тем более за короткое время. У того же Марса миллиарды лет имеются Фобос и Деймос, но сталкиваться они не собираются. У планет-гигантов десятки спутников, и они тоже не сталкиваются друг с другом.
Луна появилась из-за столкновения Земли с планетой
Такая версия появилась в 1975 году, и сейчас она считается одной из самых вероятных. Согласно ей, Луна появилась благодаря столкновению молодой Земли с другой молодой планетой – Тейей. Эта Тейя ударила Землю по касательной, из-за чего в космос было выброшено много земного вещества из мантии. Туда же попали остатки Тейи. Из этого вещества образовалась в дальнейшем Луна. Её первоначальное удаление составляло всего 60000 км.
Эта гипотеза хорошо объясняет как сходство химии Луны с Землёй, так и некоторые отличия. Так как из-за удара Земля несколько наклонилась, то это объясняет наклон лунной орбиты. Малое количество железа на Луне также можно объяснить тем, что земное вещество было выброшено из верхних слоёв и из мантии, а ядро уже было сформировано.
Чтобы эта версия стала правдоподобной, нужно допустить, что Тейя ударила Землю на небольшой скорости и по касательной. Такое возможно, если эта планета сформировалась также на земной планете, в одной из точек Лагранжа. По сути, это был близнец нашей Земли, на той же орбите.
Так как эта версия выглядит довольно правдоподобной и позволяет объяснить многие вещи, она считается основной. Но требуется еще множество исследований для её подтверждения. Ведь это столкновение, если оно было, произошло примерно 4.5 миллиардов лет назад, поэтому найти доказательства непросто. К тому же, требует объяснения такой факт – при столкновении с Тейей Земля должна была сильно разогреться и потерять всю свою воду, но этого не произошло.
Луна появилась из земного вещества, выброшенного метеоритами
Это новая версия, которая появилась в 2007 году. Согласно ей, молодая Земля подвергалась активной бомбардировке множеством метеоритов, размеры которых достигали от десятков до сотен километров. Из-за этого в космос выбрасывалось большое количество земного вещества, в том числе воды. Из этого вещества и образовалась Луна.
Такая гипотеза просто заменяет одно столкновение с большой планетой Тейей на тысячи мощных, но локальных. При этом Земля не раскалилась бы и не потеряла свою воду, что служит плюсом этой версии. К тому же, на Луне есть вода в виде льда — таким образом она вполне могла бы сохраниться.
Такая гипотеза образования Луны тоже пока является рабочей и изучается. За неё есть отдельные факты, но узких мест тоже хватает.
Так как появилась Луна?
Как видим, пока точно на этот вопрос не сможет ответить никто. Существуют разные версии, но наиболее вероятными пока выглядят две последние. Это столкновение Земли с крупной протопланетой Тейей или столкновение с множеством крупных метеоритов. В любом из этих случаев Луна образовалась в основном из земного вещества с примесью других тел, участвовавших в столкновении. Это объясняет сходство химического состава с Землёй и некоторые отличия, а также наклон лунной орбиты и быстрое вращение Земли на раннем этапе.
Конечно, на самом деле всё могло произойти не так, а как-нибудь по-другому. Но однозначно пока известно одно – Луна и Земля появились вместе, хотя и не одновременно. Луна – «кровь и плоть» Земли, а не что-то инородное, прилетевшее издалека.
Источник