Учёным потребовались столетия, чтобы понять как сформировалась наша Луна. Самая популярная теория — столкновение Земли с планетой размером с Марс. Но не всё так просто и дебаты о происхождении спутника Луны еще совсем не закончены. Прежде, чем модель столкновения Земли с другой планетой получила популярность, почти четыре десятилетия назад, учёные рассматривали три альтернативных модели происхождения спутника Луны. В первой модели, спутник Луна формировалась сжатием из того же самого протопланетного облака вещества, из которого произошла Земля. Но эта «двойная» модель не могла объяснить, почему спутник Луна, не похожа на Землю, в частности — намного менее плотная, чем наша планета.
Вторая модель подразумевала, что молодая Земля, будучи ещё в жидком состоянии, вращалась так быстро, что от неё отделилась гигантская капля магмы, из которой и получилась спутник Луна. Но параметры вращения Земли и орбита Луны на сегодняшний день не соответствуют сценарию, предсказанному моделью «расщепления». В третьей модели сила тяжести Земли «поймала» пролетающую мимо Луну (блуждающую по Cолнечной системе, как сейчас кометы). Этот сценарий «захвата» был вполне правдоподобен, пока астронавты Аполлона не привезли на Землю образцы лунной породы. Состав породы в лунных образцах оказался подобным составу мантии Земли.
Кажется, предложенная в 1970-ых годах прошлого века модель столкновения Земли с протопланетой избежала всех этих проблем. Модель столкновения хорошо соответствовала появляющемуся представлению о том, как Солнечная система в целом сформировалась. В том представлении — газообразные и каменные протопланеты постепенно росли в диске вещества вокруг молодого Солнца, конкурируя за пространство в течение десятков миллионов лет. Столкновения были неизбежны.
Поскольку Земля была достаточно велика, она поглотила несколько объектов размером с Меркурий практически без последствий. Но заключительный и основной удар был столь жестоким, что оставил постоянное напоминание на орбите вокруг нас. Согласно модели столкновения, Луна сформировалась, главным образом, из обломков импактора (скалистой протопланеты размером с Марс). Собственное железное ядро импактора слилось с ядром Земли а Луна оказалась целиком из скальной породы.
Гигантское столкновение, большие вопросы.
Модель столкновения — красивая и опрятная картина, и стала бы обычной научной мудростью. Пять лет назад можно было сказать, что история спутника Луны была вычислена, но возможно, это не так. Сегодня ученые в целом соглашаются, что что-то врезалось в Землю и после этого была создана Луна, но новые данные подвергли сомнению детали модели гигантского столкновения.
Продолжающийся детальный анализ лунных пород, например, показал, что спутник Луна и мантия Земли не просто похожи — они почти идентичны. Элементы, такие как кислород, кремний и титан содержатся в составе небесных тел в разных вариантах, т. н. изотопах. Так вот смеси этих изотопов совпадают так близко, что кажется, что спутник Луна, сформировалась почти полностью из фрагментов Земли, а не из фрагментов импактора!
Один путь решения проблемы — вернуться к модели «расщепления» Земли, но на сей раз учесть внешние столкновения. Можно предположить, что повторяющиеся столкновения, возможно, разгоняли растущую Землю, как ребёнок разгонят карусель. В таком случае, достигнув скорости вращения в один оборот за каждые два часа, Земля приняла-бы сильно продолговатую форму и было достаточно столкновения с телом в 1/10 от размеров Марса, чтоб «взорвать» Землю и выбросить на орбиту земной материал, из которого и сформировалась Луна.
Другая возможность — «Сбежавший с места ДТП импактор», столкновение с более быстрым импактором, который продолжил свой путь после того, как вырвал огромные куски из мантии Земли; спутник Луна сформировалась бы из этих вырванных частей. Или возможно, Луна действительно сформировалась из обломков импактора, но позднее была покрыта толстым слоем земного материала, который оставался на орбите столетия после столкновения, как ультрагорячий диск из скальной породы.
Вторая проблема для модели гигантского столкновения состоит в том, чтобы объяснить, почему противоположная сторона Луны намного более гористая и с более толстой корой, чем сторона, которую мы видим. Есть версия, что у Земли была вторая, маленькая луна, которая в буквальном смысле, размазала себя на противоположную сторону нашего более крупного компаньона.
Вероятно, лет через пять, в свете новых фактов, мы посмеёмся над нашими сегодняшними предположениями, но пока Луна всё ещё хранит тайну своего рождения!