Как появилась Луна?

6 декабря 2021

Почти каждую ночь мы можем видеть на небе наш естественный спутник – Луну. Но часто ли Вы задумывались, откуда она взялась? Она освещает Землю уже миллиарды лет, а когда-то была гораздо ближе. А были ли времена, когда её не было совсем? Вопрос, как появилась Луна, очень интересен.

На самом деле однозначного ответа по этому поводу у учёных пока нет. Но есть несколько версий, наверняка одна из них окажется в итоге верной. Поэтому рассмотрим самые вероятные.

Посмотрим, какая из них более близка к правде. Для этого сравним Землю и Луну в плане состава. Так можно определить, насколько правдив последний вариант.

Исторические взгляды на происхождение Луны

Луна своим видом и фак­том су­ще­ство­ва­ния все­гда изум­ля­ла че­ло­ве­че­ство. В древ­но­сти мно­гие на­ро­ды по­кло­ня­лись Луне как бо­же­ству. Древ­ние греки, воз­мож­но, пер­вы­ми стали изу­чать Луну, ис­поль­зуя на­уч­ный под­ход. В тре­тьем веке до н. э. Ари­старх Са­мос­ский, на­блю­дая зем­ную тень на Луне во время лун­ных за­тме­ний, оце­нил рас­сто­я­ние до Луны в ше­сть­де­сят ра­ди­у­сов Земли (за­ме­ча­тель­ный ре­зуль­тат: по со­вре­мен­ным дан­ным, ра­ди­ус лун­ной ор­би­ты ме­ня­ет­ся в пре­де­лах от 55 до 63 зем­ных ра­ди­у­сов). Плу­тарх пред­по­ла­гал, что на Луне могут жить люди — се­ле­ни­ты. Счи­та­лось, что тём­ные пятна на Луне — это моря, а свет­лые места — суша.

В 1609 году Га­ли­лео Га­ли­лей об­на­ру­жил на Луне горы и кра­те­ры, раз­гля­дев в те­ле­скоп от­бра­сы­ва­е­мые ими тени. На ос­но­ва­нии своих на­блю­де­ний Га­ли­лей при­шёл к вы­во­ду, что Луна яв­ля­ет­ся ка­ме­ни­стым телом, как и Земля. С тех пор над за­гад­кой об­ра­зо­ва­ния Луны раз­мыш­ля­ли мно­гие по­ко­ле­ния учё­ных, на­чи­ная с Им­ма­ну­и­ла Канта и Рене Де­кар­та. С на­ча­ла сем­на­дца­то­го века и до се­ре­ди­ны два­дца­то­го было вы­дви­ну­то несколь­ко ос­нов­ных ги­по­тез, ко­то­рые имели своих сто­рон­ни­ков и свои взлё­ты по­пу­ляр­но­сти.

Первую на­уч­ную тео­рию воз­ник­но­ве­ния Луны вы­дви­нул в 1878 году бри­тан­ский аст­ро­ном Джордж Го­вард Дар­вин. Со­глас­но этой тео­рии, Луна от­де­ли­лась от Земли в виде маг­ма­ти­че­ско­го сгуст­ка под дей­стви­ем цен­тро­беж­ных сил. Аль­тер­на­тив­ная «тео­рия за­хва­та» пред­по­ла­га­ла су­ще­ство­ва­ние Луны как от­дель­ной пла­не­те­зи­ма­ли, за­хва­чен­ной гра­ви­та­ци­он­ным полем Земли.

Тео­рия сов­мест­но­го фор­ми­ро­ва­ния пред­по­ла­га­ет од­но­вре­мен­ное фор­ми­ро­ва­ние Земли и Луны из еди­но­го мас­си­ва мел­ких об­лом­ков породы. Ана­лиз грун­та, до­став­лен­но­го мис­си­ей Апол­лон, по­ка­зал, что лун­ный грунт по со­ста­ву зна­чи­тель­но от­ли­ча­ет­ся от земного. Кроме того, со­вре­мен­ные ком­пью­тер­ные мо­де­ли по­ка­за­ли нере­аль­ность от­де­ле­ния от Земли мас­сив­но­го тела под дей­стви­ем цен­тро­беж­ных сил. Таким об­ра­зом, ни одна из трех пер­во­на­чаль­ных тео­рий не вы­дер­жи­ва­ет кри­ти­ки.

Новая эра в изу­че­нии Луны на­ча­лась в 1960-х годах, с по­лё­тов к Луне со­вет­ских ав­то­ма­ти­че­ских стан­ций и аме­ри­кан­ских «Апол­ло­нов». По­яви­лась новая наука — се­ле­но­ло­гия. На Землю были до­став­ле­ны об­раз­цы лун­ных пород, ко­то­рые дали бо­га­тый ма­те­ри­ал для раз­мыш­ле­ний и пе­ре­оцен­ки ста­рых идей.

Сходства и отличия Земли и Луны

С тех пор, как Галилео Галилей впервые увидел на Луне горы, стало ясно, что некоторое сходство с Землёй у нашего спутника есть. Тем более, там наблюдались даже «моря», которые, правда, оказались просто твёрдой пустыней. Однако у Луны с Землёй на самом деле общего довольно мало – это сходный уровень содержания в коре и мантии изотопов кислорода. Это говорит о том, что Луна и Земля образовались из одного протопланетного облака, на одном расстоянии от Солнца. Тела, образованные в других местах, сильно отличаются по этому показателю. Так что набор химических элементов в их составе более-менее похож.

Но отличий гораздо больше, как в составе, так и в строении:

  • У Луны средняя плотность почти вдвое меньше земной. В основном из-за того, что Земля имеет большое металлическое ядро, которое занимает 30% веса планеты. У Луны маленькое железо — никелевое ядро, весящее менее 3% от всей массы. Кстати, плотность Луны близка к плотности земной мантии.
  • На Луне гораздо меньше водорода, азота, фтора, инертных газов. Это летучие вещества, которые могли просто улетучиться в космос за миллиарды лет. А вот содержание титана, тория, урана, некоторых других тяжелых элементов, в лунной породе больше, чем в земной.
  • У Луны очень толстая кора, толщиной до 80 км, то есть больше земной в несколько раз. При этом состоит она из застывшей мантии. Поэтому считается, что когда-то Луна была полностью расплавлена.
  • Плоскость лунной орбиты не совпадает с земным экватором, а наклонена. Крупные спутники других планет обычно вращаются в плоскости их экваторов.

Из этого можно сделать самые разные выводы. Поэтому рассмотрим гипотезы о том, как появилась Луна, существующие сейчас.

Гипотезы появления Луны

В начале существовало три основные теории происхождения Луны. Но после программы «Аполлон» добавилось еще две версии, хотя предполагалось что полет «Аполлона» даст ответы на многие вопросы. Наши авторы подобрали пять основных гипотез происхождения.

Гипотеза гигантского столкновения Земли

На сегодняшний день самой популярной версией происхождения Луны считают теорию гигантского столкновения. Астрономы и ученые полагают, что спутник земли появился в результате того, что Земля примерно 4, 4 млрд лет назад столкнулась с другим небесным объектом огромных размеров. В научных кругах это гипотетическое небесное тело называют Тейя. Название дано в честь матери лунной богини Селены.

Как предполагается, небесное тело Тейя сформировалось и находилось на одной орбите с Землей. Две планеты постоянно находились на определенном расстоянии. Всё изменилось когда масса Тейи стала слишком большой. Тогда-то планета и начала свое приближение по узкой синусоиде к Земле и столкнулась с ней. Судя по всему удар пришелся по касательной. Расплавленная материя с нашей планеты вышла на орбиту, где из неё образовался спутник.

Но, все события были еще впереди. Когда на Земле в достатке появилась вода и образовалась тверди, Луна начало вызывать на планете Земля приливы и отливы. Вода, наполненная химическими веществами, заливала прибрежные территории, а затем отступала. Далее солнце согревало мокрую землю. В этой природной лаборатории могли образоваться нуклеотиды из простейших азотистых соединений и углеводов, а вскоре образовалась первая РНК.

Эта гипотеза объясняет необычно высокий момент импульса в системе Земля-Луна. Если проще говорить, то прибавилось большое количество вращательного движения, так как удар, судя по всему, сильно раскрутил планету. Этим объясняется и низкий уровень наклона лунной орбиты. Этим можно объяснить схожий химический состав Луны и Земли. Но в этой теории присутствуют и уязвимые места. Данная гипотеза не в силах объяснить, почему в лунном грунте содержатся легкие изотопы, которые при столкновении должны были исчезнуть.

Гипотеза совместного формирования Луны с Землей

В науке современности и советской науке преобладает теория о том, что Земля и Луна образовались из общего пылевого облака. Сторонники данной теории утверждают, что зародыш планеты не смог притянуть к себе все частицы, которые находились в зоне его досягаемости, они так и остались вертеться на орбите. В результате сформировался спутник, который состоял из той же материи, что и наша планета.

Теория совместного образования существует уже давно и входит, в так называемую «Большую тройку» версий образования Луны. Гипотезы из большой тройки считались основными до полёта «Аполлона». Эта версия в отличие от 2 других, сохраняет актуальность и по сей день. Существует один отрицательный нюанс: если бы Луна на самом деле образовалась вместе с Землей, её железо-никелевое ядро не было бы такого маленького размера.

Гипотеза центробежного отделения Луны

То , что Луна оторвалась от Земли при её быстром вращении еще называется «гипотезой центробежного отделения». Суть её в том, что молодая Земля вращалась очень быстро и из-за этого сильно сплющилась. В итоге под действием центробежных сил в области экватора оторвался кусок вещества, из которого затем сформировалась Луна.

Эту версию первым выдвинул в 1878 году сын знаменитого Чарльза Дарвина – Джордж Дарвин. Она вполне считалась главной еще в начале XX века. Ученые даже посчитали, что вырванный кусок находится там, где сейчас Тихий океан, по объёму он как раз подходит.

На самом деле, чтобы такое произошло, Земля должна была вращаться очень быстро, делая полный оборот вокруг оси меньше, чем за 2 часа. Но она к настоящему времени никак не смогла бы замедлиться до нынешних 24 часов. Против этой теории говорит и геология – бассейн Тихого океана образовался всего 70 миллионов лет назад, а возраст нашего спутника — более 4 миллиардов лет. Его химический состав тоже отличается от земного.

Поэтому такая теория происхождения нашего естественного спутника ныне полностью забракована, хотя в своё время была довольно популярной.

Гипотеза захвата Землей

Данная теория основывается на том, что в свое время Земля захватила Луну. Считалось, что Луна в свое время была самостоятельной планетой в Солнечной системе. Но в результате неизвестных гравитационных потрясений орбита Луны приняла форму эллипса и пересеклась с земной. На этом этапе сила притяжения Земли захватила Луну.

На ранних этапах гравитационные бури в Солнечной системе были совсем не редкость. Но, в случае даже, если такие силы могли повлиять на молодую планету, то Луну должно было разорвать или отбросить гравитацией. Эта теория объясняет высокий момент импульса, но не даёт никакого ответа на вопрос, почему грунт нашей планеты и спутника так схожи по составу.

Гипотеза испарения Земли

То, что Луна появилась после Земли, принято называть «гипотезой испарения», предложенная в 1955 году. Суть её в том, что первой образовалась Земля. Вокруг неё всё еще была масса материала из протопланетного облака, из которого камни разного размера постоянно бомбардировали Землю. Из-за этого планета разогрелась до 2000 градусов, а множество элементов из её верхних слоёв просто испарилось назад в космос, где и приняли участие в формировании Луны из остатков протопланетного облака.

Легкие элементы улетучились, а вот из более тяжёлых со временем образовалась Луна. Скептики утверждают, что наша планета никогда не разогревалась до такой степени, чтобы расплавиться целиком.

Гипотеза появление Луны из нескольким маленьких спутников

Мы уже рассмотрели «гипотезу захвата» и выяснили её невероятность. Земля не смогла бы захватить такое большое тело, как Луна, тем более перевести его на круговую околоземную орбиту. Но она запросто смогла бы захватить несколько мелких тел, наподобие крупных астероидов. Эти астероиды могли бы сталкиваться друг с другом на земной орбите, а потом из их обломков могло бы сформироваться одно большое тело.

Но эта гипотеза происхождения Луны имеет массу недостатков. Во-первых, она не объясняет сходство содержания кислорода. Если бы Луна образовалась из прилетевших извне астероидов, состав отличался бы очень сильно, а он более-менее схож с земным.

Во-вторых, очень маловероятно, что Земля смогла бы захватить столько астероидов, чтобы их хватило на формирование Луны. Венера за миллиарды лет ни одного не смогла захватить, а у Марса всего пара маленьких, хотя астероидный пояс рядом.

В-третьих, вряд ли все захваченные астероиды стали бы сталкиваться и формировать один спутник, тем более за короткое время. У того же Марса миллиарды лет имеются Фобос и Деймос, но сталкиваться они не собираются. У планет-гигантов десятки спутников, и они тоже не сталкиваются друг с другом.

Гипотеза появление Луны из земного вещества, выброшенного метеоритами

Появление Луны из земного вещества, выброшенного метеоритами  – это новая версия, которая появилась в 2007 году. Согласно ей, молодая Земля подвергалась активной бомбардировке множеством метеоритов, размеры которых достигали от десятков до сотен километров. Из-за этого в космос выбрасывалось большое количество земного вещества, в том числе воды. Из этого вещества и образовалась Луна.

Такая гипотеза просто заменяет одно столкновение с большой планетой Тейей на тысячи мощных, но локальных. При этом Земля не раскалилась бы и не потеряла свою воду, что служит плюсом этой версии. К тому же, на Луне есть вода в виде льда — таким образом она вполне могла бы сохраниться.

Такая гипотеза образования Луны тоже пока является рабочей и изучается. За неё есть отдельные факты, но узких мест тоже хватает.

Гипотеза искусственного происхождения Луны

Идея искусственного происхождения Луны самая спорная, так как до сих пор не доказано существование инопланетной или земной цивилизации способной совершить подобное. Тем не менее, она заслуживает внимания, хотя бы, потому что была высказана учеными. 0 В 1960 году исследователи Михаил Васин и Александр Щербаков, изучая некоторые характеристики нашего спутника, пришли к мысли, что он может иметь искусственное происхождение. Так, учитывая размер и глубину образовавшихся лунных кратеров при бомбардировке космическими телами, они предположили, что кора Луны могла быть сделана из титана, толщина которого по предварительным расчетам советских ученых была 32 километра.

Гипотеза взрыва природного ядерного реактора

Природный ядерный реактор перешел в критический режим, взорвался и выбросил с Земли вещество, достаточное для образования Луны. Если этот реактор располагался вблизи границы между мантией и ядром и неподалеку от экватора, то значительное количество горных пород Земли оказалось бы на экваториальной орбите.

Заключение

Как видим, пока точно на этот вопрос не сможет ответить никто. Существуют разные версии, но наиболее вероятными пока выглядят две последние. Это столкновение Земли с крупной протопланетой Тейей или столкновение с множеством крупных метеоритов. В любом из этих случаев Луна образовалась в основном из земного вещества с примесью других тел, участвовавших в столкновении. Это объясняет сходство химического состава с Землёй и некоторые отличия, а также наклон лунной орбиты и быстрое вращение Земли на раннем этапе.

Конечно, на самом деле всё могло произойти не так, а как-нибудь по-другому. Но однозначно пока известно одно – Луна и Земля появились вместе, хотя и не одновременно. Луна – «кровь и плоть» Земли, а не что-то инородное, прилетевшее издалека.

 

Источники:

  • https://astro-world.ru/kak-poyavilas-luna
  • https://zen.yandex.ru/media/mibuha/5-teorii-proishojdeniia-luny–5bd44d9f6b4c0f00aa285000
  • https://fishki.net/1898673-kak-pojavilas-luna.html

Оцените статью:
[Всего голосов: 0    Средний: 0/5]