Модель ударного формирования луны

Ученые усомнились в модели ударного формирования Луны

Модель ударного формирования Луны, или гипотеза гигантского столкновения, предполагает, что Луна возникла в результате соударения молодой Земли с объектом, размер которого сопоставим с Марсом. Этот гипотетический объект назвали Тейя в честь матери Луны из греческой мифологии. Земля образовалась около 4,5 миллиардов лет назад и, как следует из прежних исследований и подсчетов, вскоре после этого возникла Луна.

Гипотезой гигантского столкновения можно объяснить много деталей, в частности, размер Луны относительно Земли и скорость вращения обоих тел. Но в последние десятилетия появляется все больше альтернативных идей происхождения нашего природного спутника. Компьютерные модели ударного формирования Луны предсказывают, что от 70 до 90 процентов Луны должно составлять вещество Тейи.

Проблема в том, что большая часть тел в Солнечной системе имеют уникальный химический состав, и так же должно быть с Землей, Тейей и, следовательно, с Луной. Однако образцы лунного грунта, доставленные миссиями Аполлон, говорят о том, что состав Луны такой же, как у Земли, во всяком случае по изотопам химических элементов он куда более сходный, чем могут предсказать модели. Это не вполне укладывается в сценарий ударного формирования Луны.

Один из вариантов, при котором такое возможно, почти полная изначальная идентичность прото-Земли и Тейи по изотопам кислорода, что представляется маловероятным. Другой вариант предполагает, что изотопы кислорода прото-Земли и Тейи после столкновения полностью перемешались. Так могло произойти, если столкновение было настолько мощным, что вызвало испарение значительной части ранней Земли с образованием в результате Луны. Но, по мнению ученых, этот и подобные сценарии требуют особых — маловероятных — условий столкновения.

В новом исследовании, результаты которого публикует Nature Geoscience, ученые из Университета Нью-Мексико (University of New Mexico) провели новые высокоточные измерения уровней изотопов кислорода в имеющихся образцах лунного грунта разного типа и установили наличие небольших, но постоянных различий в кислородном изотопном составе в зависимости от разновидности лунного грунта.

Источник

Гипотеза о гигантском столкновении

Человечество издавна смотрит на Луну, пытаясь разгадать ее тайны. Уже древние греки знали, что Луна является самым близким к Земле из крупных небесных тел. Они были уверены во влиянии небесного светила на земную жизнь, порой приписывая ему различные мистические свойства. Особенно сильно это касалось астрологов и людей верящих в эту старинную науку. Утверждения о мистическом влиянии космического объекта на Землю усиливалась тем фактом, что Луна всегда обращена к Земле одной своей стороной.

С научной точки зрения Луна действительно оказывает сильное влияние на нашу планету — достаточно вспомнить о таком явлении как приливы (Луна является их главной причиной. Именно приливные силы объясняют и то, что естественный спутник обращен к нам одной стороной. Его вращение затормозили приливные силы со стороны Земли).

Образование Луны

Если многие явления обусловленные влиянием Луны нашли вполне логическое обоснование, то как появилась Луна на земной орбите ученые пока не могут объяснить. Существует несколько различных теорий, более или менее логично объясняющие появление Луны на земном небосводе, но ни одна из них не является исчерпывающей. Рассмотрим вкратце самые популярные из них:

► формирование из протопланетного облака

Согласно этой теории Луна формировалась как планета на орбите близкой к земной. Наша планета собрала бОльшую часть планетного материала, не дала возможности завершить Луне свое формирование и захватила это космическое тело в качестве своего спутника;

Согласно этой теории Луна была ранее независимой малой планетой (астероидом) Солнечной системы, однако она в своих путешествиях в космосе слишком сильно приблизилась к Земле и оказалась захваченной в качестве спутника. По другому варианту этой теории Луна и вовсе была межзвездным странником, случайно залетевшим в пределы Солнечной системы и попавшей в гравитационные сети нашей планеты;

Согласно этой версии Луна образовалась из-за столкновения с Землей другого космического тела. В последнее время эта теория обрела множество сторонников, причем компьютерные моделирования дают вполне правдоподобные результаты.

Теория гигантского столкновения

Рассмотрим ударную теорию подробнее. Согласно общепринятому сценарию теории гигантского столкновения, события, приведшие к формированию нашего естественного спутника происходили примерно 4 533 000 000 лет назад. В это время произошло столкновение Земли с космическим объектом, получившим название Тейя (имя дано в честь титаниды древнегреческой мифологии, матери Гелиоса, Эос и Селены (Луны)).

Само столкновение происходило под очень косым углом, практически по касательной (лобовое столкновение скорее всего привело бы к полному разрушению Земли). Масса Тейи согласно расчетам была примерно 1/10 от массы Земли, фактически очень близкой к массе Марса (такая масса дает основание считать Тейю полноправной планетой). До столкновения Тейя двигалась вокруг Солнца по собственной эллиптической орбите.

В результате удара бОльшая часть материала Тейи оказалась на земной орбите, туда же выплеснулась часть мантии Земли. (Некоторые ученые полагают, что твердое ядро Тейи уцелело и начало погружаться вглубь нашей планеты. Однако эхолокация внутренностей Земли в поисках ядра Тейи не принесла пока никаких результатов. Впрочем, возможно что за прошедшие миллиарды лет ядро Тейи просто слилось с земным). Из выброшенных обломков и начало формироваться на орбите новое космическое тело (часть выброшенного вещества все же затем обратно осело на Земле). Процесс получения новым телом сферической формы был довольно быстрым — согласно компьютерному моделированию Луна стала шарообразной в промежуток от 1 до 100 лет после столкновения.

Ударная теория формирования Луны вполне объясняет то, что удельная плотность земного вещества значительно выше чем у реголита. Если бы Земля и Луна формировались из материала протопланетного облака, то скорее всего, удельные плотности этих космических объектов были бы между собой весьма близки. А так разница плотностей объясняется за счет того, что Луна сформировалась из легких пород выброшенных на орбиту.

Первоначально Луна находилась на расстоянии всего 60 000 километров от Земли и ее приливное воздействие на нашу планету было необычайно сильным (здесь стоит вспомнить Закон всемирного тяготения и зависимость этой силы от квадрата расстояния между телами). Однако Луна двигается вокруг Земли по удаляющейся (раскручивающейся) спирали, что и обусловило нынешнее среднее расстояние между космическими объектами в 384 000 километров.

Не обошелся космический бильярд без последствий и для Земли. Кроме указанного выше приливного воздействия, в результате удара земная ось вращения получила свой нынешний наклон, что обеспечивает нам смену пор года. Количество движения Тейи (смотри законы механики) не могло уйти только на выброс вещества и нагрев земной породы. Наша планета получила мощнейший удар в результате, которого ее вращение резко ускорилось. Один оборот Земля совершала в то время всего за 5 часов. Нынешние 24 часа в сутках обусловлены как раз приливными силами со стороны Луны (вращение Земли и ныне понемногу замедляется).

Установить какая из теорий формирования Луны является подлинной пока невозможно (а 100% точности может дать лишь машина времени) — но теория гигантского столкновения вполне имеет право на жизнь.

Какую из версий возникновения Луны вы считаете наиболее вероятной и почему? Напишите в комментариях.

Источник

Модель ударного формирования Луны

Из Википедии — свободной энциклопедии

Модель ударного формирования Луны (употребляется также термин «Модель мегаимпакта» [1] [2] , «Гигантское столкновение» (от англ. Giant impact ) и т. д.) — распространённая гипотеза формирования Луны. Согласно этой модели, Луна возникла в результате столкновения молодой Земли и объекта, по размерам сходного с Марсом [3] . Этот гипотетический объект иногда называют Тейя в честь одной из сестёр-титанид, матери Гелиоса, Эос и Селены (луны).

В пользу этой гипотезы свидетельствуют бедность Луны летучими элементами, маленький размер её ядра из сернистого железа, соображения, связанные с моментом импульса системы Земля — Луна [3] , образцы лунного грунта, указывающие на то, что поверхность Луны когда-то была расплавленной, а также свидетельства подобных столкновений в других звездных системах.

Однако осталось несколько вопросов, связанных с этой гипотезой, которые так и не получили объяснения. К их числу можно отнести: отсутствие в лунных образцах ожидаемого процентного содержания летучих элементов, окисей железа или сидерофильных элементов, а также отсутствие доказательств того, что Земля когда-то имела океаны магмы, подразумеваемые этой гипотезой.

Данные, полученные в рамках программы «Аполлон», согласно которым соотношение изотопов титана в лунных образцах совпадает с земным, требуют пересмотра существующих моделей формирования Луны с учётом изотопной однородности. На данный момент существует несколько модификаций теории столкновения, которые позволяют объяснить эту однородность. В частности, Тейя могла быть массивнее, чем считалось до сих пор, или Луна могла остывать дольше [4] .

Впервые теорию гигантского столкновения выдвинули Уильям К. Хартманн ( англ. ) и Дональд Р. Дэвис ( англ. ) в 1975 году в статье [5] , напечатанной в журнале «Icarus».

Источник

Ученые усомнились в модели ударного формирования Луны

Источник

Модель ударного формирования Луны

Модель ударного формирования Луны (употребляется также термин «Модель мегаимпакта», «Гигантское столкновение» (от англ. Giant impact) и т. д.) — одна из распространённых гипотез формирования Луны. Согласно этой модели, Луна возникла в результате столкновения молодой Земли и объекта, по размерам сходного с Марсом. Этот гипотетический объект иногда называют Тейя в честь одной из сестёр-титанид, матери Гелиоса, Эос и Селены (луны).

Данные, полученные в рамках миссии «Аполлон», согласно которым соотношение изотопов титана в лунных образцах совпадает с земным, требуют пересмотра существующих моделей формирования Луны с учётом изотопной однородности. На данный момент существует несколько модификаций теории столкновения, которые позволяют объяснить эту однородность. В частности, Тейя могла быть массивнее, чем считалось до сих пор, или Луна могла остывать дольше.

Доказательствами справедливости этой гипотезы считаются: образцы лунного грунта, указывающие на то, что поверхность Луны когда-то была расплавленной, и то, что Луна, по-видимому, имеет относительно малое ядро из сернистого железа, а также свидетельства подобных столкновений в других звездных системах.

Впервые теорию гигантского столкновения выдвинули Уильям К. Хартманн и Дональд Р. Дэвис в 1975 году в статье, напечатанной в журнале «Icarus».

Связанные понятия

По современным данным, во многих отношениях Луна весьма отличается от Земли, в первую очередь, химическим составом: практически нет воды (хотя в приполярных областях обнаружены заметные запасы льда), малое содержание летучих элементов и соединений. Анализ лунных пород даёт основание полагать, что Луна подверглась полному расплавлению, в отличие от Земли. Плотность Луны сравнима с плотностью земной мантии, но у неё очень маленькое железо-никелевое ядро.

Предметом данной статьи является современное представление об основных этапах развития Вселенной с момента её образования и до наших дней. Оно базируется на следующих теориях.

Планéта-океа́н — разновидность планет, состоящих преимущественно изо льда, скалистых пород и металлов (приблизительно в равных пропорциях по массе для упрощения модели). В зависимости от расстояния до родительской звезды могут быть целиком покрыты океаном жидкой воды глубиной до 100 км (точное значение зависит от радиуса планеты), на большей глубине давление становится столь велико, что вода не может более существовать в жидком состоянии и затвердевает, образуя такие модификации льда, как Лёд V.

Это статья про ядра планет. Про земное ядро см. Внутреннее ядро, Внешнее ядро, Ядро Земли.

Меркурий является одним из кандидатов для колонизации в пределах Солнечной системы наряду с Марсом, Венерой, Луной, Европой, Ганимедом, Каллисто, Титаном.

30 диаметров Земли).

Возможность существования жизни на Венере обсуждалась десятилетиями. Венера находится гораздо ближе к Солнцу, чем Земля, её поверхность сильно разогрета парниковым эффектом (+462 °C (735 К)), атмосферное давление в 92,1 раз выше земного — всё это делает существование жизни, подобной земной, весьма маловероятным. Лишь в верхних слоях атмосферы, далеких от поверхности планеты, условия относительно приемлемы для поддержания жизни. Кроме того, не исключены формы жизни на основах, альтернативных земной.

Межзвёздные объекты — это объекты или кометы, которые существуют в межзвёздном пространстве, не связанные силами тяготения с какой-либо звездой. Первым обнаруженным известным межзвёздным объектом является 1I/Оумуамуа. Межзвёздный объект может быть выявлен только если он проходит через нашу Солнечную систему вблизи от Солнца или если он отделился от облака Оорта и начал двигаться по сильно вытянутой гиперболической орбите, не связанной с гравитацией Солнца. Объекты со слабыми гиперболическими траекториями.

На протяжении веков люди размышляли о возможности жизни на Марсе, из-за близости планеты и из-за её сходства с Землёй. Поиск признаков жизни начался в XIX веке и продолжается по настоящее время.

Источник