02.11.2016 | Наука

Представлена новая теория формирования Луны

Луна – довольно необычный и загадочный объект Солнечной системы, и то, как спутник Земли образовался, интересует многих астрономов.

Луна. Фото: NASA

Недавно учёные предложили новую теорию, объясняющую, как спутник обосновался на своём месте. Гипотеза помогает по-новому взглянуть на традиционную теорию "гигантского столкновения", утверждают специалисты.

Естественный спутник Земли является относительно крупным объектом по сравнению с планетой, вокруг которой он вращается. Кроме того, Луна состоит практически из таких же веществ, что и Земля, за исключением некоторых летучих соединений, которые давно испарились.

Всё это разительно отличает Селену от любого другого большого объекта в Солнечной системе, говорит ведущий автор исследования, профессор планетарных наук Сара Стюарт (Sarah Stewart) из Калифорнийского университета в Дейвисе. "Все другие космические тела в Солнечной системе имеют совершенно различные химические составы", — отмечает она.

Традиционная теория формирования Луны выглядит так: в конце образования Солнечной системы наступила фаза "гигантского столкновения". В этот момент горячие объекты размером с планеты столкнулись друг с другом. Некий объект размером с Марс столкнулся с телом, которое впоследствии стало Землёй. В результате большая часть вещества ударившегося объекта и часть вещества земной мантии были выброшены на околоземную орбиту.

Из этих обломков сформировалась прото-Луна, а Земля в результате удара получила резкий прирост скорости вращения (один оборот за пять часов) и заметный наклон оси вращения. На протяжении долгого времени Луна постепенно отдалялась от Земли, и вращение замедлилось до нынешнего состояния – 24-часового дня. На сегодня подобная гипотеза считается основной.

Но всё же есть несколько моментов, которые классическая теория объяснить не может. Например, удивительное сходство состава Луны и Земли. Другая загвоздка состоит в том, что если Луна конденсировалась из диска того материала, которое вращалось вокруг экватора Земли, то она должна была быть на другой орбите – прямо над экватором. Между тем нынешняя орбита спутника наклонена на пять градусов от экватора. Это говорит о том, что какая-то большая энергия смогла переместить её.

Здесь и вступает в игру альтернативная версия формирования Луны. Так, в 2012 году профессор Стюарт и её коллеги предложили идею, что некоторая часть углового момента (или момента импульса) системы Земля-Луна могла быть передана системе Земля-Солнце. Это предполагает более энергичное столкновение в начале процесса.

Согласно новой модели, высокая энергия столкновения оставила испаряющийся и расплавленный материал, из которого и образовались Земля и её спутник. По той причине, что столкновение могло бы быть более энергичным, чем в традиционной теории, материалы Земли и ударного элемента могли перемещаться. Так что и Земля, и Луна конденсировались из одинакового материала и, следовательно, получили схожий состав.

Как только угловой момент был растрачен за счёт приливных сил, Луна начала отдаляться от Земли до тех пор, пока не достигла точки "плоскости перехода Лапласа". Здесь сила воздействия Земли на Луну стала менее значительной, чем гравитационные силы Солнца. Именно поэтому некоторая часть углового момента системы Земля-Луна была передана в систему Земля-Солнце.

Такое "распределение" не особо повлияло на орбиту Земли вокруг Солнца, но "перевернуло" планету в вертикальное положение. Сегодня модели, созданные планетологами, показывают Луну на орбите Земли под значительным наклоном к экватору.

Несколько десятков миллионов лет спутник продолжал медленно двигаться от Земли, пока не достиг второй точки перехода, в которой точка наклона Луны (угол между орбитой спутника и экватором Земли) снизилась до пяти градусов. Такие параметры почти соответствуют её сегодняшней орбите.

Новая гипотеза изящно объясняет орбиту Луны и её состав, основываясь на одной гигантском столкновении в самом начале, заключает Стюарт.

Исследование опубликовано в научном издании Nature.

По публикациям UkrNet