Несмотря на то, что люди задавались вопросами о Луне столько же, сколько они шагали по Земле, мы все еще находим новые факты. У коренных народов во всем мире существовали определённые названия для каждой фазы лунного цикла, которые помогали делиться знаниями об окружающей среде от поколения к поколению. В Северной Америке колонисты использовали названия, которые они узнали от коренных американцев, а позже применили их в григорианском календаре. Даже Шекспир показывал некоторые научные знания о Луне: «Не клянитесь луной, потому что она постоянно меняется», цитата из «Ромео и Джульетта».
Оказывается, Шекспир был прав больше, чем он думал: наше понимание Луны постоянно меняется, в том числе и ответы на вопрос, являющийся основным: как появилась Луна? Это может показаться странным, но ученые изо всех сил пытаются найти правдоподобные гипотезы происхождения Луны; только в этом году исследователи разработали новое потенциальное объяснение того, как появился наш ближайший сосед.
С 1970-х годов, когда астронавты Аполлона вернулись на Землю с 400 килограммами лунных образцов, актуальная теория заключалась в том, что большое планетарное тело, иногда называемое Теей, размером приблизительно с Марс, столкнулось с Землей, срывая свои кору и мантию и выбрасывая их на орбиту. Согласно этой гипотезе гигантского удара, пыль и куски мантии в конечном итоге сформировали Луну.
Но с этой теорией не всё так просто. Вкратце, химический состав Луны очень похож на Землю. Если гипотеза с Теей была правильной, состав Луны должен отличаться от земного. Кроме того, предыдущие компьютерные модели предполагали, что для формирования спутника гипотеза удара также потребовала бы большого тела с определённым размером, скоростью и угловым моментом для того, чтобы только коснуться Земли, а не уничтожить – вид «совершенного» планетарного столкновения – что маловероятно.
Но согласно новому исследованию с помощью моделирования, опубликованному в Журнале геофизических исследований планет, существует много потенциальных сценариев, которые могли бы сформировать Луну. Авторы полагают, что Луна фактически сформировалась внутри гигантского облака овальной формы из расплавленной породы, известного как синестия.
Синестия образуется, когда гигантский удар передаёт достаточно энергии в планету, чтобы частично испарить её поверхность и увеличить скорость её вращения. Когда планета быстро вращается, ее внешнее облако должно вращаться намного быстрее, чем ядро планеты. Это состояние известно как предел коротации. Синестии – это планетарные тела, выходящие за предел коротации, которые раньше никогда не изучались.
Модель синестии – это настолько новое понимание того, как Луна и Земля вели себя сразу после удара, что когда авторы увидели впервые результаты своего исследования, то приняли гипотезу за ошибочную. Саймон Лок, кандидат наук Гарвардского университета и ведущий автор исследования, вспоминал свою скептичность.
«Это не выглядит странным. Это выглядит неправильным, - вспоминает он. «То, что мы получили, было явно не тем, что мы ожидали увидеть», - говорит он. «В течение всего этого эксперимента мне пришлось изменить своё представление о том, что такое планета».
Как и многие из нас, он думал о планете как о «круглом, относительно прохладном теле с ядром и, возможно, океаном магмы», а не гигантским вращающимся пончиком из испаренной породы.
Греческая богиня и лунный очаг
Исследователям даже пришлось придумать термин «синестия», который они связали с древнегреческой Гестией, богиней дома и очага. Добавив префикс «син», они дали слову значение «создание дома» или «сплочение домов». Согласно этой новой модели, хотя Луна образовалась относительно быстро, Земля не восстанавливалась, пока синестия не сжалась и не охладилась, приблизительно через 1000 лет. Вопреки предыдущим исследованиям, врезавшееся тело не было исходным материалом для Луны. Несмотря на то, что огромный взрыв так же присутствовал, он лишь служил резким толчком к быстрому вращению и высоким температурам, создавая синестию.
Чтобы придумать эту новую гипотезу, авторы использовали как физическое, так и химическое моделирование, нетипичный подход. Ученые разработали физическую модель для изучения воздействия и того, как происходило движение Земли и Луны, и использовали химическую модель, чтобы понять то, как формировались Земля и Луна. Результаты двух типов моделей согласуются с фактическим лунным составом и предполагают, что разнообразные виды ударов могли бы создать эти планетные тела, а не только столкновение с телом, подобным Тее.
Эта гипотеза все еще в разработке, и никаких синестий прямо не наблюдалось, пока что. Возможно, что новые наблюдения малых экзопланет космическим аппаратом для изучения спутников (TESS), который запускается в апреле, приведут к доказательству гипотезы «расплавленных пончиков» за пределами нашей солнечной системы.
TESS будет фотографировать маленькие молодые звезды, которые, как ожидается, будут богаты синестиями. Фактически, новые технологии, такие как TESS, скорее всего, продвинут всю планетарную науку, а не только исследования синестии.
Следующему поколению ученых-планетологов будут доступны совершенно новые инструменты для изучения планет в пределах солнечной системы, такие как «Марс-2020», и исследований тел намного дальше, например, Космический телескоп Джеймса Вебба. Хотя у нас будет потенциал для наблюдений далеко за пределами нашей солнечной системы, последние исследования, основанные на Луне, доказывают, что нам еще многое предстоит узнать о нашем собственном доме и ближайшем соседе.