Гипотезы происхождения Луны¶

Луна — единственная естественная спутник Земли, происхождение которого до сих пор остаётся предметом научных дискуссий. Современная наука рассматривает несколько гипотез, объясняющих, как образовалась Луна, и наиболее общей считается гипотеза гигантского удара. Спутник вращается на среднем расстоянии около 384 400 км от Земли, имеет радиус 1737,4 км и массу — 1/81 массы Земли.

¶Ранние гипотезы

¶Гипотеза выделения

Первая известная гипотеза происхождения Луны была предложена в XIX веке. Она предполагала, что Луна образовалась из облака газа и пыли, которое отделилось от вращавшейся молодой Земли. Материя, выброшенная вращением, сконденсировалась в естественный спутник. Эта гипотеза объясняла синхронное вращение Луны вокруг Земли, однако не учитывала момент импульса системы Земля — Луна и не могла объяснить, почему у Луны относительно малая плотность по сравнению с земным ядром.

¶Гипотеза захвата

Второй ранней гипотезой стал захват — предположение, что Луна сформировалась в другом месте Солнечной системы и была гравитационно захвачена Землёй. Эта идея объясняла бы различия в плотности и химическом составе спутника. Однако захват крупного тела в столь близкой орбите практически невозможен без дополнительного торможения, а механизм, который мог бы обеспечить такой захват, не был предложен.

¶Гипотеза гигантского удара

¶Суть теории

Наиболее общей современной гипотезой является гипотеза гигантского удара (также известная как гипотеза Тейя). Она была предложена в 1970-х годах независимо несколькими исследователями — Уильямом Хартманном и Дональдом Дэвисом, а также Джорджем Уипплом и Дэвидом Стюартом. Согласно этой гипотезе, около 4,5 млрд лет назад молодую Землю столкнулось с протопланетой размером с Марс (примерно 10% массы Земли), получившей имя Тейя. В результате удара значительная часть мантии и коры обоих тел была выброшена на орбиту и впоследствии сформировала Луну.

¶Современные модели

Позднейшие модели удара предполагают, что столкновение произошло под небольшим углом, а выброшенный материал имел преимущественно земное происхождение. Это объясняет сходство изотопного состава лунных и земных пород, открытое в ходе анализа образцов, доставленных миссиями «Аполлон» и советскими автоматическими станциями «Луна». Согласно расчётам, удар мог произойти на ранней стадии формирования Земли, когда её ядро ещё не успело полностью сформироваться, что позволило бы объяснить низкое содержание железа в лунной мантии.

¶Другие современные гипотезы

¶Гипотеза кратковременного кольца

Альтернативной моделью является гипотеза кратковременного кольца, предложенная в 2010-х годах. Она предполагает, что гигантский удар выбросил материал, который сформировал вокруг Земли временное кольцо, из которого затем конденсировалась Луна. Эта модель объясняет, почему Луна имеет однородный состав и почему её орбита находится вблизи плоскости эклиптики.

¶Гипотеза двойной планеты

Некоторые исследователи рассматривают возможность, что Земля и Луна образовались практически одновременно из одного протопланетного диска, как двойная планетная система. Эта гипотеза объясняла бы сходство химического состава, однако не учитывала бы момент импульса системы.

¶Лунные океаны магмы

Важным свидетельством в пользу гипотезы гигантского удара являются лунные океаны магмы — глобальные магматические бассейны, которые покрывали поверхность Луны на ранних этапах её существования. Анализ образцов базальтов, доставленных с Луны, показал, что они образовались из расплавленного вещества, которое кристаллизовалось около 4,5 млрд лет назад. Это подтверждает, что Луна пережила экстремально горячую фазу, совместимую с гипотезой гигантского удара.

¶Дистанцирование Луны

Современные измерения показывают, что Луна медленно удаляется от Земли — примерно на 3,8 см в год. Этот процесс объясняется приливными взаимодействиями. Постепенное увеличение расстояния между Землёй и Луной подтверждает гипотезу о том, что спутник когда-то находился гораздо ближе к Земле, что согласуется с моделью гигантского удара.

¶Источники

• Хартманн У., Дэвис Д. «Происхождение Луны» (1975)
• Каминский М. и др. «Луна: история и наука»
• Статьи в журналах Nature, Icarus, Earth and Planetary Science Letters
• Материалы миссий «Аполлон» и «Луна»
• Книга «Луна: наука и исследование» (под ред. К. Райса)