Происхождение Луны

История эволюции Луны интересна не только сама по себе, но и как часть общей проблемы происхождения Земли и других планет Солнечной системы. В последнее время мы много узнали о физических и химических характеристиках Луны. Эти данные получены не только с Земли, но и с помощью космических аппаратов. Например, автоматические станции «Сервейор-5, -6 и -7», совершившие мягкую посадку на Луне в 1967 и 1968, впервые позволили определить ее химический состав. Образцы лунных пород, доставленные американскими астронавтами по программе «Аполлон» (1969–1972 гг.) и советскими автоматическими аппаратами серии «Луна» (1970–1976 гг.), дали возможность детально измерить их химические и физические характеристики и установить по ним возраст Луны.

Полученные данные позволяют узнать многое об истории Луны, но вопрос о ее происхождении все равно остается спорным. Существует несколько теорий возникновения Луны.

Теория «захвата» Землей Луны популярна среди ученых, хотя на первый взгляд она кажется маловероятной, поскольку при захвате, Луна должна была бы потерять большую энергию, равную Gm1m2/2c, где m1 и m2 – массы Земли и Луны, G – гравитационная постоянная, c – большая полуось орбиты (среднее расстояние между Землей и Луной). В защиту этого предположения выступал Кадоган (Cadogan, 1983 г.). Однако, Гоулд (Gold, 1975) оспаривает гипотезу захвата на том основании, что подобный процесс совершенно неправдоподобен, хотя теоретически и возможен. Тэйлор (Taylor, 1987) считает: “Гипотезы, согласно которым Земля захватила уже сформировавшуюся Луну, больше не рассматриваются всерьез. Во-первых, они сталкиваются с серьезнейшими динамическими проблемами, во-вторых – не объясняют экзотическую геохимию Луны”.

Трудно даже представить, каким образом скорость движения Луны могла уменьшиться настолько, чтобы “захват” ее Землею стал возможен. Но даже если бы ученым и удалось открыть этот механизм, главный вопрос – как образовалась Луна до захвата – оставался бы открытым.

Теория «двойной планеты» основана на том, что Луна образовалась из облака мелких твердых частиц, обращавшихся вокруг Земли на последней стадии ее формирования. Ученые предполагают, что эти частицы отличались от Земли по химическому составу и содержали больше воды или меньше тяжелых элементов, таких, как никель и железо. Но если было так, то система Земля – Луна должна была бы иметь больший удельный момент импульса, чем это следует из соотношения между массой и моментом для планет. По оценкам, Луна могла бы сформироваться из таких частиц за очень короткое время – примерно за 80 земных лет.
Теорию отделения Луны пытались недавно возродить идеей о том, что момент инерции Земли уменьшился, когда ее вещество разделилось на металлическое ядро и силикатную мантию; от этого возросла скорость вращения, что и заставило часть вещества оторваться в качестве самостоятельного тела. Но все равно для этого требуется высокая начальная скорость вращения Земли, чтобы гигантская энергия вращения затем перешла в тепло земных недр, а большая часть момента была бы унесена из системы Земля – Луна, например, путем выброса значительной массы. Проблемы, связанные с сохранением энергии и момента импульса, делают теорию отделения Луны от Земли маловероятной. Последние химические данные, особенно в отношении железа и редкоземельных элементов, показали, что состав лунной поверхности существенно отличается от земной поверхности. Поэтому теорию отделения сейчас не рассматривают всерьез.

Согласно другой теории, сначала было захвачено несколько небольших лун, а позже из них сформировалась современная Луна. Только после этого приливные эффекты стали играть заметную роль, поэтому маленькие спутники могли находиться вблизи Земли длительное время. Разрушительный захват, в результате которого Луну буквально «разорвало», когда она прошла вблизи Земли, мог бы объяснить потерю ею первоначального железа. С другой стороны, захват при столкновении мог бы объяснить сравнительно позднюю бомбардировку Луны. При этом избыток энергии был израсходован при столкновениях с малыми лунами, а бомбардировка происходила, когда Луна, удаляясь от Земли, встречалась с оставшимися спутниками.

По имеющимся данным можно предположить, что Земля сформировалась с периодом вращения около 10 ч, что дало ей большой удельный момент импульса. Одна Луна (или несколько лун) была захвачена Землей; эта Луна (или луны), обращаясь вокруг Земли, присоединяла к себе прочие тела, а некоторые выбрасывала с околоземной орбиты на околосолнечную. При этом Луна обращалась в прямом направлении по орбите с главной полуосью около 40 земных радиусов, которая не лежала в плоскости экватора Земли. Быстрое удаление Луны от Земли должно было начаться лишь в недавнем геологическом прошлом, когда океаны и континентальный шельф стали достаточно мощными, чтобы усилить приливное трение.

Оставить комментарий

Ваш email не будет опубликован. Обязательные поля отмечены *