Луна была постоянным источником удивления и восхищения на протяжении всей истории человечества, но, несмотря на то, что она находится всего в 238 900 милях или в 1,28 световых секундах от нас, мы знаем о ней и о том, как она появилась, меньше, чем об объектах, которые находятся на расстоянии сотен или даже тысяч миллионов световых лет. Поэтому, пока продолжаются исследования происхождения Луны, давайте рассмотрим некоторые из ведущих теорий о том, как появился естественный спутник Земли.
1. Столкновение объекта размером с Марс с Землей
Ведущая теория образования Луны гласит, что большой ударный элемент размером с Марс, протопланета, называемая Тейя, столкнулась с молодой Землей и, в процессе, выдала большое количество материала, который, как говорят, осел на орбите вокруг Земли. В конце концов, она сконденсировалась, образовав Луну такой, какой мы ее знаем сегодня, и этому предполагаемому столкновению также приписывают получила прирост скорости вращения и наклон земной оси на 23,5 градуса, что в итоге дало нам времена года. Однако, одна из основных проблем такого подхода заключается в том, что в таком случае, Тейя и Луна должны быть практически идентичны по составу.
Например, когда миссии "Аполлон" вернули на Землю, некоторые лунные породы, изотопы кислорода и их соотношение в этих породах оказались по существу идентичными породам, которые, как известно, образовались на Земле. В то время это вызвало немало удивления, поскольку известно, что все тела Солнечной системы имеют разные и уникальные соотношения изотопов кислорода.
Недостатки Объяснения Thea
Тейя должна была иметь состав, по существу идентичный составу Луны. Более того, факты о том, что ударный элемент был бы практически испарен, и что обломки, выброшенные с Земли, смешались бы с остатками ударного элемента, по-видимому, исключают воздействие такого рода, поскольку никаких следов ударного элемента никогда не было найдено в лунном материале. Более того, измерения соотношения изотопов титана на Луне находятся в пределах 4 частей на миллион тех же изотопов, обнаруженных в земных породах, что еще больше говорит о том, что ни одно тело Солнечной системы требуемой/предполагаемой массы и диаметра никогда не сталкивалось с Землей.
Тем не менее, и несмотря на очевидные проблемы, с которыми столкнулась Теория гигантского удара, два дальнейших исследования дали результаты, подтверждающие сценарий удара. Одно исследование, проведенное в 2012 году, показало, что нехватка изотопов цинка согласуется с теорией, в то время как другое исследование, проведенное в 2013 году, показало, что вода в лунной магме для всех практических целей идентична воде в углеродистых хондритах и, по существу, такая же, как вода, найденная на Земле, с точки зрения изотопного состава воды.
2. Два объекта размером в 5 раз больше Марса
В попытке объяснить вопиющие несоответствия в Теории Удара, Робин Канап, американская астрофизик, опубликовала в 2012 году статью под названием “Формирование Луны с земным составом в результате гигантского удара”, в которой она изложила альтернативную точку зрения. По сути, Кануп утверждает, что и Луна, и Земля образовались, когда два тела, каждое в пять раз больше Марса, неоднократно сталкивались, образуя массу обломков, из которых в конечном итоге образовались Земля и Луна.
Проницательные читатели сразу заметят, что эта теория аккуратно устраняет все несоответствия в основной теории гигантского удара; однако происхождение двух сталкивающихся тел не объясняется. По крайней мере, не к удовлетворению большинства ученых-планетологов, которые работают над происхождением Луны.
3. Столкновение с существующими Лунами
Другая гипотеза гласит, что, хотя Гигантское столкновение, возможно, и произошло, оно произошло после того, как уже сформировались две или более “нормальных” лун. Эта гипотеза утверждает, что если бы существующие луны имели общий состав Земли, тело, созданное Гигантским ударом, могло бы столкнуться с существующими лунами, когда оно по спирали удалялось от Земли, тем самым создавая одно тело, которое в значительной степени разделяло состав Земли.
4. Выброс земли после столкновения с астероидом
Еще одна гипотеза, которая была разработана в начале 2017 года учеными-планетологами из Института науки Вейцмана в Израиле, гласит, что вместо одного гигантского удара Земля подверглась серии более мелких ударов в течение нескольких сотен миллионов лет. Согласно теории, каждый удар был достаточно энергичным, чтобы выбросить в космос относительно большое количество материала, и со временем материал, выброшенный при каждом ударе, слился в единое тело, то есть Луну.
Другие Возможности
В то время как Теория гигантского удара во всех ее итерациях является наиболее широко принятой теорией о том, как появилась Луна, существуют и другие гипотезы и теории, которые вообще не предполагают столкновений. Ниже приводится краткое описание наиболее подходящих альтернатив.
5. Луна была захвачена
Теория связей утверждает, что Луна была захвачена Землей, когда она дрейфовала по Солнечной системе. Однако, наблюдения показали, что близкие столкновения с Землей приводят либо к изменению орбиты, либо к сильному столкновению. Самая большая проблема с теорией захвата заключается в том, что она не может объяснить механизм захвата. Например, чтобы эта теория работала, зарождающаяся Земля должна была иметь плотную и обширную атмосферу вокруг себя во время предполагаемого захвата Луны, и она должна была быть достаточно плотной, чтобы замедлить Луну в достаточной степени, чтобы предотвратить столкновение, изменение орбиты или побег Луны. Никаких доказательств существования такой атмосферы так и не было найдено, и в результате теория захвата была отброшена после середины 1980-х годов.
6. Земля изгнала Луну
Официально известная как Теория деления, эта теория, разработанная Джорджем Дарвином (1845-1912), сыном знаменитого биолога Чарльза Дарвина, утверждает, что, поскольку в молодости Земля вращалась намного быстрее, чем сегодня, центробежная сила заставила большую часть земной коры отделиться от мантии.
Фактически, эта теория была широко принята вплоть до эпохи Аполлона, когда исследования лунного материала, возвращенного на Землю, показали, что этот материал состоит не из океанической коры, а из материала, образовавшегося в мантии Земли в докембрийскую эпоху. Интересно, что Теория деления утверждает, что бассейн Тихого океана представляет собой шрам от события деления, и хотя дну Тихого океана всего 200 миллионов лет или около того, этот факт сам по себе не опровергает теорию, поскольку он может объяснить сходный состав Луны и Земли. Тем не менее, теория деления не может объяснить угловой момент системы Земля–Луна.
7. Луна сформировалась рядом с Землей
Известная как Гипотеза аккреции, эта гипотеза утверждает, что Луна и Земля образовались (или конденсировались) из одного и того же первичного пылевого диска, который породил Солнце и остальную солнечную систему. Однако, хотя это не было окончательно опровергнуто, эта гипотеза не может объяснить угловой момент системы Земля-Луна или значительную разницу в диаметре металлического ядра Земли по сравнению с ядром Луны. Для сравнения, ядро Земли составляет 50% ее радиуса, в то время как ядро Луны составляет всего 25% или около того от ее радиуса.