Происхождение Луны

Эта загадочная Луна...

Самая главная загадка Луны заключается в ее происхождении. Мы до сих пор не знаем, откуда взялась Луна. Но гипотез происхождения Луны предостаточно. Давайте рассмотрим их.

Но сначала

О Луне

У Земли есть только один спутник – Луна. Он движется вокруг Земли по орбите на среднем расстоянии от нее в 376 284 км.

Сила тяготения Земли постепенно замедляет вращение Луны вокруг своей оси, так что теперь Луна обходит весь свой путь вокруг Земли точно за такое же время, какое занимает один ее оборот вокруг своей оси. Такое синхронное вращение означает, что мы, глядя на Луну с Земли, всегда видим только одну ее сторону. Обратную сторону Луны удалось увидеть только космонавтам и космическим кораблям.

Поскольку Луна движется вокруг Земли, Солнце освещает различные доли ее поверхности.

Фазы Луны

Посмотрите на картинку. Вы видите на ней, как выглядит Луна из одной и той же точки Земли, находясь в разных точках своей орбиты: лунный серп, половина лунного диска (первая четверть), прибывающая Луна, полнолуние, убывающая Луна, половина  лунного диска (последняя четверть), лунный серп.

Луна имеет очень большой размер относительно Земли. Диаметр Луны на экваторе (в средней части) равен 3475 км, это чуть меньше четверти диаметра Земли. Поэтому некоторые астрономы даже считают, что систему Земля-Луна надо рассматривать как двойную планету.

Но вернемся все-таки к вопросу  о происхождении Луны.

Гипотезы о происхождении Луны

Гипотеза первая

На ранних стадиях существования Земли у нее была система колец вроде той, что имеется у Сатурна. Возможно, Луна образовалась из них?

Гипотеза вторая (центробежного разделения)

Когда Земля была еще совсем юной и состояла из расплавленных пород, она вращалась так быстро, что из-за этого растянулась, приобрела форму груши, а затем верхняя часть этой «груши» оторвалась и превратилась в Луну. Эту гипотезу в шутку называют «дочерней».

Гипотеза третья (столкновения)

Когда Земля была молодой, она подверглась удару какого-то небесного тела, размер которого составлял половину размера самой Земли. В результате этого столкновения огромное количество вещества было выброшено в космическое пространство, а впоследствии из него сформировалась Луна.

Гипотеза четвертая (захвата)

Земля и Луна образовались независимо, в разных частях Солнечной системы. Когда Луна проходила близко к земной орбите, она была захвачена гравитационным полем Земли и стала её спутником. Эту гипотезу в шутку называют «супружеской».

Гипотеза пятая (совместного образования)

Земля и Луна образовались одновременно, в непосредственной близости друг от друга (в шутку — «сестринская» гипотеза).

Гипотеза шестая (многих лун)

Несколько маленьких лун были захвачены гравитацией Земли, затем они столкнулись друг с другом, разрушились, и из их обломков образовалась нынешняя Луна.

Гипотеза седьмая (испарения)

Из расплавленной протоземли были выпарены в пространство значительные массы вещества, которое затем остыло, сконденсировалось на орбите и образовало протолуну.

Каждая из этих гипотез имеет свои «за» и свои «против». В настоящее время основной и более приемлемой считается гипотеза столкновения. Рассмотрим ее подробнее.

Гипотеза столкновения

Гипотеза столкновения

Эта гипотеза была предложена Уильямом Хартманом и Дональдом Дэвисом в 1975 году. По их предположению, протопланета (её назвали Тейя) размером примерно с Марс столкнулась с прото-Землей на ранней стадии её формирования, когда Земля имела примерно 90 % нынешней массы. Удар пришёлся не по центру, а под углом, почти по касательной. В результате большая часть вещества ударившегося объекта и часть вещества земной мантии были выброшены на околоземную орбиту. Из этих обломков собралась прото-Луна и начала обращаться по орбите с радиусом около 60 000 км. Земля в результате удара получила резкий прирост скорости вращения (один оборот за 5 часов) и заметный наклон оси вращения.

Почему именно эта гипотеза о происхождении Луны считается основной? Она хорошо объясняет все известные факты о химическом составе и строении Луны, а также и физические параметры системы Луна-Земля. Первоначально большие сомнения вызывала возможность столь удачного соударения (косой удар, невысокая относительная скорость) такого крупного тела с Землей. Но затем было предположено, что Тейя сформировалась на орбите Земли. Такой сценарий хорошо объясняет и низкую скорость столкновения, и угол удара, и нынешнюю, почти точно круговую орбиту Земли.

Но и у этой гипотезы есть свои уязвимые места, как, впрочем, у каждой гипотезы (ведь ГИПОТЕЗА в переводе с древнегреческого обозначает «предположение»).

Так вот, уязвимость этой гипотезы состоит в следующем: у Луны очень маленькое железо-никелевое ядро — оно составляет всего 2-3 % от общей массы спутника. А металлическое ядро Земли составляет около 30 % массы планеты. Для объяснения дефицита железа на Луне приходится принимать допущение, что ко времени столкновения (4,5 млрд. лет назад) и на Земле, и на Тейе уже выделилось тяжёлое железное ядро и образовалась лёгкая силикатная мантия. Но однозначных геологических подтверждений этому допущению не найдено.

И второе: если бы Луна так или иначе оказалась на орбите Земли в столь далёкое время и после этого не претерпевала существенных потрясений, то на её поверхности, по расчётам, успел бы скопиться многометровый слой оседающей из космоса пыли, что не было подтверждено при посадках космических аппаратов на лунную поверхность.

Обратная сторона Луны

Итак…

До 60-х годов XX века главными гипотезами происхождения Луны были три: центробежного отделения, захвата и совместного образования. Одной из главных целей американских лунных экспедиций 1960—1970 годов было найти доказательства одной из этих гипотез. Первые же полученные данные обнаружили серьёзные противоречия со всеми тремя гипотезами. Но во время полётов «Аполлонов» ещё не существовало гипотезы гигантского столкновения. Именно она и является сейчас господствующей.