Выдвинута новая теория появления Луны

Естественный спутник Земли представляет собой весьма необычный для Солнечной системы объект. На днях ученые выдвинули новую теорию, объясняющую, каким образом Луна попала туда, где она находится сегодня, внеся некоторые коррективы в современную теорию гигантского столкновения. Положения новой теории 31 октября в своей статье в журнале Nature изложила ведущий автор исследования профессор Сара Стюарт из Калифорнийского университета.

Размеры Луны относительно велики по сравнению с планетой, вокруг которой она вращается. Кроме того, по своему химическому составу она практически идентична с Землей, за исключением некоторых летучих соединений, которые испарились в далеком прошлом. Это и отличает Луну от любого другого крупного объекта в Солнечной системе, поясняет Сара Стюарт. Она подчеркивает, что любое другое тело в Солнечной системе отличается по химическому составу.

Традиционно теория происхождения Луны, которую можно прочесть в любом классическом учебнике, звучит следующим образом. В конце периода формирования Солнечной системы наступила фаза «гигантского столкновения», когда горячие объекты размером с планету сталкивались друг с другом. Объект размером с Марс задел другой космический объект, который в последствии развился в планету Земля. При этом часть вещества была отброшена в космическое пространства — из этого куска и сформировалась Луна. При столкновении Земля получила значительный прирост скорости вращения, в результате чего один оборот вокруг своей оси планета делала всего за 5 часов. На протяжении тысячелетий Луна отдалялась от Земли, а скорость вращения планеты замедлялось, в результате чего к настоящему моменту сутки стали длиться уже 24 часа.

Эта теория была выведена учеными в ходе наблюдений за нынешней орбитой Луны, взаимосвязями вращательного момента системы Земля — Луна и приливными силами между этими двумя объектами.

Однако, эта традиционная теория не лишена противоречий и открытых вопросов. Одним из них является удивительно схожий с Землей состав Луны. Другой заключается в том, что если бы Луна сформировалась из вещества, вращающегося вокруг экватора Земли, то и ее орбита должна была бы вращаться относительно экватора. Однако нынешняя орбита Луны наклонена на пять градусов относительно экватора, а это означает что какая-то еще, не учтенная этой теорией энергия должна повлиять на перемещение Луны.

Профессор Стюарт и ее коллеги (сотрудница американского Института SETI Матия Кук, Дуглас Гамильтон из Университета штата Мэриленд и Саймон Лок из Гарвардского университета) разработали альтернативную модель, которая объясняет эти нестыковки традиционной теории.

В 2012 году Кук и Стюарт предложили, что часть вращательного момента системы Земля — Луна могла передаться системе Земля — Солнце. Это спровоцировало более энергичные столкновения в начале процесса формирования планет.

Согласно новой модели, в результате высокоэнергитических столкновений образовывалось большое количество испаряемого и расплавленного вещества, из которого и были сформированы Земля и Луна. Земля в результате этого процесса вращалась вокруг своей оси с двухчасовым интервалом, и ось вращения была направлена в сторону Солнца.

Поскольку столкновение могло бы быть более энергичным, чем предполагает традиционная теория, материал с Земли и объекта, столкнувшегося с ней, могли перемешаться, а Земля и Луна были сформированы из одного и того же материала, то следовательно и их химический состав был аналогичным.

По мере замедления скорости вращения за счет приливных сил, Луна отдалялась от Земли, пока не достигла точки, называемой точкой «перехода в плоскость Лапласа», когда сила влияния Земли на Луну стала меньше, чем гравитационные силы Солнца. Это привело к тому, что часть вращательного момента системы Земля — Луна была передана системе Земля — Солнце. Это существенно не повлияло на орбиту Земли вокруг Солнца, но перевернуло Землю вертикально. В этот момент, как показывает модель, построенная командой профессора Стюарт, Луна вращалась вокруг Земли под большим углом, относительно экватора.

В течение нескольких десятков миллионов лет Луна продолжала медленно отдаляться от Земли, пока не достигла второй точки перехода, перехода Кассини, после которой угол наклона орбиты Луны относительно экватора Земли изменился примерно на пять градусов.

Новая теория элегантно объясняет особенности орбиты и химического состава Луны, исходя из единственного гигантского столкновения в самом начале. Никаких дополнительных промежуточных шагов не требовалось, чтобы подтолкнуть этот процесс, утверждает профессор Стюарт.