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
5 теорий происхождения Луны
Луна — самое ближайшее небесное тело к планете Земля. Ученые и астрономы со всего мира так и не могут дать однозначного ответа — как она образовалось. В начале существовало три основные теории происхождения Луны. Но после программы «Аполлон» добавилось еще две версии, хотя предполагалось что полет «Аполлона» даст ответы на многие вопросы. Наши авторы подобрали пять основных гипотез происхождения.
На сегодняшний день самой популярной версией происхождения Луны считают теорию гигантского столкновения. Астрономы и ученые полагают, что спутник земли появился в результате того, что Земля примерно 4, 4 млрд лет назад столкнулась с другим небесным объектом огромных размеров. В научных кругах это гипотетическое небесное тело называют Тейя. Название дано в честь матери лунной богини Селены.
Как предполагается, небесное тело Тейя сформировалось и находилось на одной орбите с Землей. Две планеты постоянно находились на определенном расстоянии. Всё изменилось когда масса Тейи стала слишком большой. Тогда-то планета и начала свое приближение по узкой синусоиде к Земле и столкнулась с ней. Судя по всему удар пришелся по касательной. Расплавленная материя с нашей планеты вышла на орбиту, где из неё образовался спутник.
Но, все события были еще впереди. Когда на Земле в достатке появилась вода и образовалась тверди, Луна начало вызывать на планете Земля приливы и отливы. Вода, наполненная химическими веществами, заливала прибрежные территории, а затем отступала. Далее солнце согревало мокрую землю. В этой природной лаборатории могли образоваться нуклеотиды из простейших азотистых соединений и углеводов, а вскоре образовалась первая РНК.
Эта гипотеза объясняет необычно высокий момент импульса в системе Земля-Луна. Если проще говорить, то прибавилось большое количество вращательного движения, так как удар, судя по всему, сильно раскрутил планету. Этим объясняется и низкий уровень наклона лунной орбиты. Этим можно объяснить схожий химический состав Луны и Земли. Но в этой теории присутствуют и уязвимые места. Данная гипотеза не в силах объяснить, почему в лунном грунте содержатся легкие изотопы, которые при столкновении должны были исчезнуть.
В науке современности и советской науке преобладает теория о том, что Земля и Луна образовались из общего пылевого облака. Сторонники данной теории утверждают, что зародыш планеты не смог притянуть к себе все частицы, которые находились в зоне его досягаемости, они так и остались вертеться на орбите. В результате сформировался спутник, который состоял из той же материи, что и наша планета.
Теория совместного образования существует уже давно и входит, в так называемую «Большую тройку» версий образования Луны. Гипотезы из большой тройки считались основными до полёта «Аполлона». Эта версия в отличие от 2 других, сохраняет актуальность и по сей день. Существует один отрицательный нюанс: если бы Луна на самом деле образовалась вместе с Землей, её железо-никелевое ядро не было бы такого маленького размера.
Эта гипотеза была одной из первых весомых научной попыток дать объяснение происхождения Луны. Эта версия также входит в «Большую тройку». Впервые эту версию выдвинул сын Чарльза Дарвина — Джордж Дарвин в 1878 году. По его предположению, Земля в давние времена вертелась с огромной скоростью и под действием центробежной силы кусочки материи с области экватора оторвалась и попали на Орбиту. Так и образовалась Луна. На поверхности Земли после этого образовалась огромная полость, которая в будущем стала бассейнам Тихого океана.
Данная теория основывается на том, что в свое время Земля захватила Луну. Считалось, что Луна в свое время была самостоятельной планетой в Солнечной системе. Но в результате неизвестных гравитационных потрясений орбита Луны приняла форму эллипса и пересеклась с земной. На этом этапе сила притяжения Земли захватила Луну.
На ранних этапах гравитационные бури в Солнечной системе были совсем не редкость. Но, в случае даже, если такие силы могли повлиять на молодую планету, то Луну должно было разорвать или отбросить гравитацией. Эта теория объясняет высокий момент импульса, но не даёт никакого ответа на вопрос, почему грунт нашей планеты и спутника так схожи по составу.
В 70-е годы ХХ столетия в западных научных кругах появилась теория, в которой говорилось о том, что спутник Луна — есть не что иное, как конденсат. Сторонники данной версии утверждают, что наша планета в свое время слишком сильно разогрелась из-за постоянных космических «бомбардировок». При этом огромное количество различных веществ испарилось с земной поверхности в пространство. Легкие элементы улетучились, а вот из более тяжёлых со временем образовалась Луна. Скептики утверждают, что наша планета никогда не разогревалась до такой степени, чтобы расплавиться целиком.
Источник