Происхождение Луны: различия между версиями

Материал из Википедии — свободной энциклопедии
Перейти к навигации Перейти к поиску
[отпатрулированная версия][непроверенная версия]
Содержимое удалено Содержимое добавлено
исправление, орфография
 
(не показано 45 промежуточных версий 27 участников)
Строка 1: Строка 1:
[[Файл:Cara-oculta-luna.jpg|мини|Луна]]
По современным данным, во многих отношениях [[Луна]] весьма отличается от [[Земля|Земли]], в первую очередь, химическим составом: практически нет воды (хотя в приполярных областях обнаружены заметные запасы льда<ref name="беседа">[http://www.ng.ru/science/2012-04-25/9_china.html Звёздная дорога Поднебесной] (беседа корр. с Д. А. Гулютиным, проработавший 15 лет инженером-испытателем и инженером-конструктором в Государственном космическом научно-производственном центре имени М. В. Хруничева. Сейчас Дмитрий Гулютин — заведующий сектором Отдела музейной педагогики Мемориального музея космонавтики. // Независимая газета, 2012 г., 25 апреля</ref>), малое содержание летучих элементов и соединений. Анализ лунных пород даёт основание полагать, что Луна подверглась полному расплавлению, в отличие от Земли. Плотность Луны сравнима с плотностью [[мантия Земли|земной мантии]], но у неё очень маленькое железо-никелевое ядро.
[[Файл:Lunar_Sample_61016_-_Big_Muley.jpg|мини|Лунный камень 61016, более известный как {{нп1|Большой Мулей|«Большой Мулей»|en|Big Muley}}]]


Существует три группы взаимоисключающих предположений о происхождении [[Луна|Луны]]:
Однако обнаружено и большое сходство Земли и Луны. [[Радиоизотопный анализ]] показывает, что оба небесных тела имеют примерно одинаковый возраст: около 4,5 миллиардов лет. Соотношение стабильных изотопов [[кислород]]а на Луне и на Земле совпадает, в то же время сильно отличаясь от такого соотношения у всех известных [[метеориты|метеоритов]]. Это свидетельствует о том, что Земля и Луна образовались по соседству — из вещества, находившегося на одинаковом расстоянии от [[Солнце|Солнца]] в протопланетном облаке.
# Совместное образование [[Земля|Земли]] и Луны из одного протопланетного облака;
# Захват уже сформированной Луны Землёй;
# Образование Луны в результате [[Модель ударного формирования Луны|гигантского столкновения]].
Указанные предположения порождены сочетанием общих свойств и существенных различий в строении Луны и Земли.


По современным данным, во многих отношениях Луна отличается от Земли, и в первую очередь химическим составом (который точно неизвестен, хотя в приполярных областях Луны обнаружены заметные запасы льда<ref name="беседа">[http://www.ng.ru/science/2012-04-25/9_china.html Звёздная дорога Поднебесной] {{Wayback|url=http://www.ng.ru/science/2012-04-25/9_china.html |date=20120630222902 }} (беседа корр. с Д. А. Гулютиным, проработавший 15 лет инженером-испытателем и инженером-конструктором в Государственном космическом научно-производственном центре имени М. В. Хруничева. Сейчас Дмитрий Гулютин — заведующий сектором Отдела музейной педагогики Мемориального музея космонавтики. // Независимая газета, 2012 г., 25 апреля</ref>), а также малым содержанием летучих элементов и соединений. Анализ лунных пород даёт основание полагать, что Луна подверглась полному расплавлению, в отличие от Земли. Плотность Луны сравнима с плотностью [[мантия Земли|земной мантии]], но у неё очень маленькое железоникелевое ядро.
Такое сочетание общих свойств и существенных различий в строении Луны и Земли породило три группы взаимоисключающих предположений о происхождении Луны:

# совместное образование Земли и Луны из одного протопланетного облака
При этом обнаружено и большое сходство Земли и Луны. [[Радиоизотопный анализ]] показывает, что оба небесных тела имеют примерно одинаковый возраст: около 4,5 миллиардов лет. Соотношение стабильных изотопов [[кислород]]а на Луне и на Земле совпадает, в то же время сильно отличаясь от такого соотношения у всех известных [[метеориты|метеоритов]]. Это свидетельствует о том, что Земля и Луна образовались по соседству — из вещества, находившегося на одинаковом расстоянии от [[Солнце|Солнца]] в протопланетном облаке.
# захват уже сформированной Луны Землёй
# образование Луны в результате [[Теория гигантского столкновения|гигантского столкновения]].


== Исторические взгляды на происхождение Луны ==
== Исторические взгляды на происхождение Луны ==
'''Луна́''' своим видом и фактом существования всегда изумляла человечество. В древности многие народы поклонялись Луне как божеству. [[Древняя Греция|Древние греки]], возможно, первыми стали изучать [[Луна|Луну]], используя научный подход. В третьем веке до н. э. [[Аристарх Самосский]], наблюдая земную тень на Луне во время [[лунные затмения|лунных затмений]], оценил расстояние до Луны в шестьдесят радиусов [[Земля (планета)|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 (существа)|селениты]]. Считалось, что тёмные пятна на Луне — это [[Лунные моря|моря]], а светлые места — суша.
Луна своим видом и фактом существования всегда изумляла человечество. В древности многие народы поклонялись Луне как божеству. [[Древняя Греция|Древние греки]], возможно, первыми стали изучать [[Луна|Луну]], используя научный подход. В третьем веке до н. э. [[Аристарх Самосский]], наблюдая земную тень на Луне во время [[лунные затмения|лунных затмений]], оценил расстояние до Луны в шестьдесят радиусов [[Земля (планета)|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 (существа)|селениты]]. Считалось, что тёмные пятна на Луне — это [[Лунные моря|моря]], а светлые места — суша.


В 1609 году [[Галилей, Галилео|Галилео Галилей]] обнаружил на Луне горы и [[Ударный кратер|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 [[Кант, Иммануил|Иммануила Канта]] и [[Декарт, Рене|Рене Декарта]]. С начала семнадцатого века и до середины двадцатого было выдвинуто несколько основных гипотез, которые имели своих сторонников и свои взлёты популярности.
В 1609 году [[Галилей, Галилео|Галилео Галилей]] обнаружил на Луне горы и [[Ударный кратер|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 [[Кант, Иммануил|Иммануила Канта]] и [[Декарт, Рене|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 [[Дарвин, Джордж Говард|Джордж Говард Дарвин]]{{sfn|Хейзен|2017|loc=| с=49 |name=h49}}. Согласно этой теории, Луна отделилась от Земли в виде [[магма|магматического сгустка]] под действием [[центробежная сила|центробежных сил]]. Альтернативная «теория захвата» предполагала существование Луны как отдельной [[Планетезималь|планетезимали]], захваченной гравитационным полем Земли<ref name="h49" />. Теория совместного формирования предполагает одновременное формирование Земли и Луны из единого массива мелких обломков породы<ref name="h49" />. Анализ грунта, доставленного миссией Аполлон, показал, что лунный грунт по составу значительно отличается от земного{{sfn|Хейзен|2017|loc=| с=56 |name=h56}}. Кроме того, современные компьютерные модели показали нереальность отделения от Земли массивного тела под действием центробежных сил<ref name="h56" />. Таким образом, ни одна из трех первоначальных теорий не выдерживает критики (см. также «Гипотезы происхождения Луны» ниже {{Переход|#Гипотезы происхождения Луны|blue}}).
Первую научную теорию возникновения Луны выдвинул в 1878 году британский астроном [[Дарвин, Джордж Говард|Джордж Говард Дарвин]]{{sfn|Хейзен|2017|loc=| с=49 |name=h49}}. Согласно этой теории, Луна отделилась от Земли в виде [[магма|магматического сгустка]] под действием [[центробежная сила|центробежных сил]]. Альтернативная «теория захвата» предполагала существование Луны как отдельной [[Планетезималь|планетезимали]], захваченной гравитационным полем Земли<ref name="h49" />. Теория совместного формирования предполагает одновременное формирование Земли и Луны из единого массива мелких обломков породы<ref name="h49" />. Анализ грунта, доставленного миссией Аполлон, показал, что лунный грунт по составу значительно отличается от земного{{sfn|Хейзен|2017|loc=| с=56 |name=h56}}. Кроме того, современные компьютерные модели показали нереальность отделения от Земли массивного тела под действием центробежных сил<ref name="h56" />. Таким образом, ни одна из трёх первоначальных теорий не выдерживает критики (см. также «Гипотезы происхождения Луны» ниже {{Переход|#Гипотезы происхождения Луны|blue}}).


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.
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, {{нет АИ 2|которые дали богатый материал для размышлений и переоценки старых идей.|17|04|2024}}


== Возникновение Солнечной системы ==
== Возникновение Солнечной системы ==
{{главная|Формирование и эволюция Солнечной системы}}
Возникновение [[Солнечная система|Солнечной системы]] началось с гравитационного сжатия газопылевого облака, в центре которого сформировалось самое массивное тело&nbsp;— [[Солнце]]. Вещество протопланетного диска собралось в небольшие [[Планетезималь|планетезимали]], которые сталкивались между собой и образовывали [[планеты]]. Часть планетезималей была выброшена из внутренних областей в [[пояс Койпера]] и в [[облако Оорта]].
Возникновение [[Солнечная система|Солнечной системы]] началось с гравитационного сжатия газопылевого облака, в центре которого сформировалось самое массивное тело — [[Солнце]]. Вещество протопланетного диска собралось в небольшие [[Планетезималь|планетезимали]], которые сталкивались между собой и образовывали [[планеты]]. Часть планетезималей была выброшена из внутренних областей в [[пояс Койпера]] и в [[облако Оорта]].


== Общее и особенное в свойствах Луны, Земли и системы Земля — Луна ==
== Общее и особенное в свойствах Луны и Земли, а также системы «Земля — Луна» ==
{{нет источников в разделе |дата=2024-04-17}}
{| class=wikitable style="text-align:center; float:right; margin-left:1em; width:250px; "
|-
! Тело !! Плотность<ref>{{Cite web |url=http://hyperphysics.phy-astr.gsu.edu/hbase/astro/moonhab.html#c2 |title=The Formation of the Moon |access-date=2022-03-28 |archive-date=2018-10-13 |archive-url=https://web.archive.org/web/20181013031838/http://hyperphysics.phy-astr.gsu.edu/hbase/Astro/moonhab.html#c2 |deadlink=no }}</ref><br>г/см<sup>3</sup>
|-
| Меркурий || 5,4
|-
| Венера || 5,2
|-
| Земля || 5,5
|-
| Луна || 3,3
|}
[[Файл:Lunar Thorium concentrations.jpg|мини|240px|Концентрация [[Торий|тория]] на Луне<br><small>(по данным миссии «[[Лунный геолог|Лунного геолога]]»)</small>]]
Любая рассматриваемая гипотеза образования Луны должна не только соответствовать физическим законам, но и объяснять следующие обстоятельства:
Любая рассматриваемая гипотеза образования Луны должна не только соответствовать физическим законам, но и объяснять следующие обстоятельства:


* Средняя [[плотность]] Луны составляет 3,3 г/см³, значительно уступая средней плотности Земли&nbsp;— 5,5 г/см³. Причина&nbsp;— у Луны очень маленькое [[железо]]-[[никель|никелевое]] ядро&nbsp;— оно составляет всего 2-3 % от общей [[масса|массы]] спутника (по данным миссии NASA «''[[Lunar Prospector]]''»). Металлическое ядро Земли составляет около 30 % массы планеты.
# Средняя [[плотность]] Луны составляет 3,3 г/см³, значительно уступая средней плотности Земли — 5,5 г/см³. Причина — у Луны очень маленькое [[железо]]-[[никель|никелевое]] ядро — оно составляет всего 2—3 % от общей [[масса|массы]] спутника (по данным миссии NASA «''[[Lunar Prospector]]''»). Металлическое ядро Земли составляет около 30 % массы планеты
# Луна, по сравнению с Землёй, имеет весьма низкое содержание легколетучих [[Химический элемент|элементов]], таких, как [[водород]], [[азот]], [[фтор]], [[инертные газы]]. И напротив, на Луне наблюдается некоторый излишек относительно тугоплавких элементов, например, [[Титан (элемент)|титана]], [[Уран (элемент)|урана]] и [[торий|тория]]

# Породы лунной коры и породы [[Земная кора|земной коры]] и [[Мантия Земли|мантии]] практически идентичны по соотношению стабильных [[изотоп]]ов [[кислород]]а <sup>16</sup>O, <sup>17</sup>O, <sup>18</sup>O (это соотношение иногда называют «[[Изотопная подпись#Изотопы кислорода|кислородной подписью]]»). Для сравнения, метеориты из разных частей Солнечной системы (в том числе и {{nobr|т. н.}} [[марсианские метеориты]]) имеют совершенно другие соотношения изотопов кислорода. Такая идентичность свидетельствует о том, что Земля и Луна (или, как минимум, поверхность Луны) сформировались из одного слоя планетезималей — на одинаковом расстоянии от Солнца
* Луна, по сравнению с Землёй, имеет весьма низкое содержание легколетучих [[Химический элемент|элементов]], таких, как [[водород]], [[азот]], [[фтор]], [[инертные газы]]. И напротив, на Луне наблюдается некоторый излишек относительно тугоплавких элементов, например, [[Титан (элемент)|титана]], [[Уран (элемент)|урана]] и [[торий|тория]].
# Луна имеет мощную прочную кору толщиной в 60—80 [[километр]]ов (в несколько раз толще земной коры), образованную из [[анортозит]]овых пород — продуктов [[плавление|плавления]] лунной мантии. Поэтому полагают, что Луна когда-то была нагрета до полного расплавления. Земля, как считается, никогда не была полностью расплавленной

# Луна и Земля примечательны самым большим в Солнечной системе отношением массы спутника к массе планеты — 1:81 (выше — только у [[Харон (спутник Плутона)|Харона]] и [[Плутон (планета)|Плутона]], но последний уже не считается планетой, и ряда [[двойной астероид|меньших объектов]])
* Породы лунной коры и породы [[Земная кора|земной коры]] и [[Мантия Земли|мантии]] практически идентичны по соотношению стабильных [[изотоп]]ов [[кислород]]а <sup>16</sup>O, <sup>17</sup>O, <sup>18</sup>O (это соотношение иногда называют «[[Изотопная подпись#Изотопы кислорода|кислородной подписью]]»). Для сравнения, метеориты из разных частей Солнечной системы (в том числе и {{nobr|т. н.}} [[марсианские метеориты]]) имеют совершенно другие соотношения изотопов кислорода. Такая идентичность свидетельствует о том, что Земля и Луна (или, как минимум, поверхность Луны) сформировались из одного слоя планетезималей&nbsp;— на одинаковом расстоянии от Солнца.
# Система «Земля—Луна» обладает необычно высоким угловым [[момент импульса|моментом импульса]] (уступая, опять же, только системе «Плутон—Харон»)

# Плоскость орбиты Луны (наклон 5° к [[эклиптика|эклиптике]]) не совпадает с [[экватор]]иальной плоскостью Земли (наклон 23,5° к эклиптике)
* Луна имеет мощную прочную кору толщиной в 60-80 [[километр]]ов (в несколько раз толще земной коры), образованную из анортозитовых пород&nbsp;— продуктов [[плавление|плавления]] лунной мантии. Поэтому полагают, что Луна когда-то была нагрета до полного расплавления. Земля, как считается, никогда не была полностью расплавленной.

* Луна и Земля примечательны самым большим в Солнечной системе отношением массы спутника к массе планеты — 1:81 (выше — только у [[Харон (спутник Плутона)|Харона]] и [[Плутон (планета)|Плутона]], но последний уже не считается планетой, и ряда [[двойной астероид|меньших объектов]]);

* Система Земля—Луна обладает необычно высоким угловым [[момент импульса|моментом импульса]] (уступая, опять же, только системе Плутон—Харон).

* Плоскость орбиты Луны (наклон 5° к [[эклиптика|эклиптике]]) не совпадает с [[экватор]]иальной плоскостью Земли (наклон 23,5° к эклиптике).


== Гипотезы происхождения Луны ==
== Гипотезы происхождения Луны ==
На основании этого были выдвинуты следующие гипотезы:
На основании этого были выдвинуты следующие гипотезы:


* '''Гипотеза центробежного разделения''': от быстро вращающейся протоземли под действием [[центробежная сила|центробежных сил]] отделился кусок вещества, из которого затем образовалась Луна. Эту гипотезу в шутку называют «дочерней».
# '''Гипотеза центробежного разделения''': от быстро вращающейся протоземли под действием [[центробежная сила|центробежных сил]] отделился кусок вещества, из которого затем образовалась Луна.
# '''Гипотеза захвата''': Земля и Луна образовались независимо, в разных частях Солнечной системы. Когда Луна проходила близко к земной орбите, она была захвачена [[гравитация|гравитационным]] полем Земли и стала её спутником.

# '''Гипотеза совместного образования''': Земля и Луна образовались одновременно, в непосредственной близости друг от друга.
* '''Гипотеза захвата''': Земля и Луна образовались независимо, в разных частях Солнечной системы. Когда Луна проходила близко к земной орбите, она была захвачена [[гравитация|гравитационным]] полем Земли и стала её спутником. Эту гипотезу в шутку называют «супружеской».
# '''Гипотеза [[испарение|испарения]]''': из расплавленной протоземли были выпарены в пространство значительные массы вещества, которые затем остыли, [[конденсация|сконденсировались]] на орбите и образовали протолуну.

# '''Гипотеза многих лун''': несколько маленьких лун были захвачены гравитацией Земли, затем они столкнулись друг с другом, разрушились, и из их обломков образовалась нынешняя Луна.
* '''Гипотеза совместного образования''': Земля и Луна образовались одновременно, в непосредственной близости друг от друга (в шутку — «сестринская» гипотеза).
# '''[[Модель ударного формирования Луны|Гипотеза столкновения]]''': протоземля столкнулась с другим небесным телом, а из выброшенного при столкновении вещества образовалась Луна

# '''Взрыв природного ядерного реактора.''' [[Природный ядерный реактор в Окло|Природный ядерный реактор]] перешёл в критический режим, взорвался и выбросил с Земли вещество, достаточное для образования Луны. Если этот реактор располагался вблизи границы между мантией и ядром и неподалёку от [[экватор]]а, то значительное количество горных пород Земли оказалось бы на экваториальной орбите{{sfn|Стюарт |2018|loc="Непостоянная Луна"| с= 80|name=}}.
* '''Гипотеза [[испарение|испарения]]''': из расплавленной протоземли были выпарены в пространство значительные массы вещества, которые затем остыли, [[конденсация|сконденсировались]] на орбите и образовали протолуну.

* '''Гипотеза многих лун''': несколько маленьких лун были захвачены гравитацией Земли, затем они столкнулись друг с другом, разрушились, и из их обломков образовалась нынешняя Луна.

* '''[[Теория гигантского столкновения|Гипотеза столкновения]]''': протоземля столкнулась с другим небесным телом, а из выброшенного при столкновении вещества образовалась Луна.
* '''Взрыв природного ядерного реактора.''' [[Природный ядерный реактор в Окло|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 [[экватор]]а, то значительное количество горных пород Земли оказалось бы на экваториальной орбите{{sfn|Стюарт |2018|loc="Непостоянная Луна"| с= 80|name=}}.


== Рассмотрение гипотез ==
== Рассмотрение гипотез ==
{{нет источников в разделе |дата=2024-04-17}}
До полётов «Аполлонов» основными в научном мире считались три гипотезы образования Луны: центробежного отделения, захвата, совместной [[аккреция|аккреции]]. В англоязычной литературе их называют «Большой тройкой» ({{lang-en|The Big Three}}).
До полётов «Аполлонов» основными в научном мире считались три гипотезы образования Луны: центробежного отделения, захвата, совместной [[аккреция|аккреции]]. В англоязычной литературе их называют «Большой тройкой» ({{lang-en|The Big Three}}).


Строка 60: Строка 69:


: '''Соображения за и против'''
: '''Соображения за и против'''
: Отрыв вещества от чрезмерно растянутого экваториального выступа хорошо объясняет имеющийся размер Луны. Этой гипотезе хорошо соответствует и меньшая плотность Луны, поскольку она соответствует плотности земной [[мантия Земли|мантии]]. Современные данные подтверждают и факт более быстрого вращения Земли в далёком прошлом (см. [[приливное ускорение Луны]]). Однако требуемая для центробежного отрыва скорость вращения чрезмерно велика (один оборот Земли за 1-2 часа). Момент импульса вращения Земли в таком случае должен был в 3-4 раза превышать нынешний момент импульса системы Земля — Луна (который и без того необычно высок). Появление у образовавшейся Земли такого момента импульса вращения невозможно объяснить, как невозможно объяснить и его последующее исчезновение.
: Отрыв вещества от чрезмерно растянутого экваториального выступа хорошо объясняет имеющийся размер Луны. Этой гипотезе хорошо соответствует и меньшая плотность Луны, поскольку она соответствует плотности земной [[мантия Земли|мантии]]. Современные данные подтверждают и факт более быстрого вращения Земли в далёком прошлом (см. [[приливное ускорение Луны]]). Однако требуемая для центробежного отрыва скорость вращения чрезмерно велика (один оборот Земли за 1-2 часа). Момент импульса вращения Земли в таком случае должен был в 3-4 раза превышать нынешний момент импульса системы Земля — Луна (который и без того необычно высок). Появление у образовавшейся Земли такого момента импульса вращения невозможно объяснить, как невозможно объяснить и его последующее исчезновение.


: Более низкое, чем у Земли, содержание летучих элементов в лунном веществе не вписывается в данную гипотезу. К тому же современная теория [[тектоника плит|тектоники литосферных плит]] считает, что тихоокеанский бассейн в его нынешнем виде существует всего около 70 миллионов лет, и никак не мог образоваться при отрыве мантии от Земли.
: Более низкое, чем у Земли, содержание летучих элементов в лунном веществе не вписывается в данную гипотезу. К тому же современная теория [[тектоника плит|тектоники литосферных плит]] считает, что тихоокеанский бассейн в его нынешнем виде существует всего около 70 миллионов лет, и никак не мог образоваться при отрыве мантии от Земли.
Строка 66: Строка 75:
=== Гипотеза захвата ===
=== Гипотеза захвата ===
Гипотезу захвата первым выдвинул в 1909 году американский астроном [[Си, Томас Джефферсон Джексон|Томас Джефферсон Джексон Си]] (''Thomas Jefferson Jackson See''). По этой гипотезе, Луна образовалась как независимая планета где-то в Солнечной системе, а затем в результате неких [[пертурбация|пертурбаций]] перешла на эллиптическую орбиту, пересекающуюся с орбитой Земли. При очередном сближении с Землёй Луна была захвачена гравитацией Земли и стала её спутником.
Гипотезу захвата первым выдвинул в 1909 году американский астроном [[Си, Томас Джефферсон Джексон|Томас Джефферсон Джексон Си]] (''Thomas Jefferson Jackson See''). По этой гипотезе, Луна образовалась как независимая планета где-то в Солнечной системе, а затем в результате неких [[пертурбация|пертурбаций]] перешла на эллиптическую орбиту, пересекающуюся с орбитой Земли. При очередном сближении с Землёй Луна была захвачена гравитацией Земли и стала её спутником.
[[Файл:Earth-moon-to-scale.svg|центр|мини|800пкс|Земля и Луна в масштабе (500 км на пиксель)]]

:;Соображения за и против:'''
:;Соображения за и против:'''
:;За''':
:;За''':
* Легенды ряда народов Земли, в частности, [[Догоны|догонов]], говорят о временах, когда Луны на небе ещё не было, и о появлении на небе нового светила (Луны).
* Легенды ряда народов Земли, в частности, [[Догоны|догонов]], говорят о временах, когда Луны на небе ещё не было, и о появлении на небе нового светила (Луны).<!-- Хотя спустя пол века, несколько жителей и друг старейшины утверждали, что не помнят подобных рассказов о Луне от него, и говорят скорее всего о домыслах историй их ведения космологии от европейских исследователей "для красивых обложек". -->
* При подготовке к отправке спускаемой автоматической станции на Луну в ОКБ С. П. Королёва пришлось решать вопрос о её происхождении. Если считать, что Луна вращается вокруг Земли миллиарды лет и, поскольку у неё нет плотной атмосферы, на её поверхности должен был скопиться многометровый слой опадающей из космоса пыли, в котором при посадке утонула бы станция, сконструированная для посадки на твёрдый грунт. В ОКБ разгорелись споры и появилось два подхода к созданию спускаемой части станции. Первый предполагал слой лунной пыли на поверхности и разработку средств посадки и передвижения по такому слою (например, пылевые катера). Второй — что Луна была захвачена Землёй сравнительно недавно и поэтому поверхность Луны, соответственно, твёрдая, на что и можно рассчитывать при посадке. Поскольку не было подтверждённых научных данных, ни один подход не мог взять верх, а учесть оба по техническим причинам было невозможно. Известно, что в этих условиях [[Королёв, Сергей Павлович|С. П. Королёв]] принял волевое решение считать поверхность Луны твёрдой и рассчитывать станцию соответственно:
* При подготовке к отправке спускаемой автоматической станции на Луну в ОКБ С. П. Королёва пришлось решать вопрос о её происхождении. Если считать, что Луна вращается вокруг Земли миллиарды лет и, поскольку у неё нет плотной атмосферы, на её поверхности должен был скопиться многометровый слой опадающей из космоса пыли, в котором при посадке утонула бы станция, сконструированная для посадки на твёрдый грунт. В ОКБ разгорелись споры и появилось два подхода к созданию спускаемой части станции. Первый предполагал слой лунной пыли на поверхности и разработку средств посадки и передвижения по такому слою (например, пылевые катера). Второй — что Луна была захвачена Землёй сравнительно недавно и поэтому поверхность Луны, соответственно, твёрдая, на что и можно рассчитывать при посадке. Поскольку не было подтверждённых научных данных, ни один подход не мог взять верх, а учесть оба по техническим причинам было невозможно. Известно, что в этих условиях [[Королёв, Сергей Павлович|С. П. Королёв]] принял волевое решение считать поверхность Луны твёрдой и рассчитывать станцию соответственно:
{{Начало цитаты}}
{{Начало цитаты}}
следует рассчитывать на достаточно твёрдый грунт типа пемзы<ref name="беседа" />
Следует рассчитывать на достаточно твёрдый грунт типа пемзы<ref name="беседа" />
{{Конец цитаты}}
{{Конец цитаты}}


:;Против''':
:;Против''':
* Захват Луны земной гравитацией мог бы хорошо объяснить высокий момент импульса системы Земля — Луна. Но результаты моделирования показывают, что вероятность захвата Землёй пролетающего тела с массой Луны ничтожно мала. Гораздо более вероятно, что пролетающая планета столкнулась бы с Землёй или наоборот, была бы отброшена гравитацией Земли далеко за пределы земной орбиты. Вариант с возможным захватом требует прохождения Луны на расстоянии меньше [[предел Роша|предела Роша]], то есть Луна, возможно, была бы разорвана действием [[приливные силы|приливных сил]].
* Захват Луны земной гравитацией мог бы хорошо объяснить высокий момент импульса системы Земля — Луна. Но результаты моделирования показывают, что вероятность захвата Землёй пролетающего тела с массой Луны ничтожно мала. Гораздо более вероятно, что пролетающая планета столкнулась бы с Землёй или наоборот, была бы отброшена гравитацией Земли далеко за пределы земной орбиты. Вариант с возможным захватом требует прохождения Луны на расстоянии меньше [[предел Роша|предела Роша]], то есть Луна, возможно, была бы разорвана действием [[приливные силы|приливных сил]].


* Если бы захват всё-таки произошёл, то Луна, скорее всего, обращалась бы вокруг Земли в противоположном (ретроградном) направлении (как это наблюдается у захваченных [[спутники Юпитера|лун]] [[Юпитер (планета)|Юпитера]]), и по сильно вытянутой эллиптической орбите.
* Если бы захват всё-таки произошёл, то Луна, скорее всего, обращалась бы вокруг Земли в противоположном (ретроградном) направлении (как это наблюдается у захваченных [[спутники Юпитера|лун]] [[Юпитер (планета)|Юпитера]]), и по сильно вытянутой эллиптической орбите.
Строка 84: Строка 93:
* Идентичность соотношения изотопов кислорода на Луне и на Земле совершенно не вписывается в данную гипотезу.
* Идентичность соотношения изотопов кислорода на Луне и на Земле совершенно не вписывается в данную гипотезу.


Свою версию гипотезы захвата&nbsp;— с разрушением захваченной планеты приливными силами Земли&nbsp;— предложили в 1989 году [[Сорохтин, Олег Георгиевич|Олег Сорохтин]] и [[Ушаков, Сергей Александрович|Сергей Ушаков]]. По их теории, планета с соседней орбиты, названная Протолуной, была захвачена Землёй и перешла на околоземную орбиту. Поскольку новый спутник обращался быстрее вращения планеты, интенсивные приливные силы [[приливная синхронизация|притягивали]] его к Земле (одновременно «раскручивая» Землю). Наконец, новообретённый спутник приблизился на расстояние [[предел Роша|предела Роша]] и начал разрушаться. Вещество с Протолуны по спирали устремилось к Земле. Затем спутник был практически разорван, его железное ядро упало на Землю, а значительная часть вещества коры осталась на орбите. Из этих обломков начала образовываться Луна, обретая сферическую форму и удаляясь от Земли.
Свою версию гипотезы захвата — с разрушением захваченной планеты приливными силами Земли — предложили в 1989 году [[Сорохтин, Олег Георгиевич|Олег Сорохтин]] и [[Ушаков, Сергей Александрович|Сергей Ушаков]]. По их теории, планета с соседней орбиты, названная Протолуной, была захвачена Землёй и перешла на околоземную орбиту. Поскольку новый спутник обращался быстрее вращения планеты, интенсивные приливные силы [[приливная синхронизация|притягивали]] его к Земле (одновременно «раскручивая» Землю). Наконец, новообретённый спутник приблизился на расстояние [[предел Роша|предела Роша]] и начал разрушаться. Вещество с Протолуны по спирали устремилось к Земле. Затем спутник был практически разорван, его железное ядро упало на Землю, а значительная часть вещества коры осталась на орбите. Из этих обломков начала образовываться Луна, обретая сферическую форму и удаляясь от Земли.


Последнее место гипотезы выглядит слабым: почему Луна стала удаляться от Земли, если до этого Протолуна обращалась быстрее периода вращения Земли и приливные силы Земли тормозили её, приближая к Земле? Неясно также, почему на Землю упало именно железное ядро, а не вещество коры. И наконец, сама возможность столь удачного и «плавного» захвата соседней планеты по-прежнему выглядит крайне маловероятной.
Последнее место гипотезы выглядит слабым: почему Луна стала удаляться от Земли, если до этого Протолуна обращалась быстрее периода вращения Земли и приливные силы Земли тормозили её, приближая к Земле? Неясно также, почему на Землю упало именно железное ядро, а не вещество коры. И наконец, сама возможность столь удачного и «плавного» захвата соседней планеты по-прежнему выглядит крайне маловероятной.


=== Гипотеза совместного формирования (совместной аккреции) ===
=== Гипотеза совместного формирования (совместной аккреции) ===

Впервые подобную гипотезу представил [[Кант, Иммануил|Иммануил Кант]] в труде по космогонии, в 1755 году. Он предположил, что все небесные тела появились в результате сжатия пылевого облака, а Луна и Земля сформировались вместе, из одного пылевого сгустка: сначала Земля, потом, из оставшегося вещества, Луна. Большим сторонником гипотезы совместной аккреции был знаменитый астроном [[Рош, Эдуард Альбер|Эдуард Рош]]. В Советском Союзе гипотезу коаккреции активно разрабатывала школа [[Шмидт, Отто Юльевич|Отто Шмидта]] ([[Сафронов, Виктор Сергеевич|Виктор Сафронов]], [[Рускол, Евгения Леонидовна|Евгения Рускол]] и др.). До 1970-х годов гипотеза совместной аккреции считалась наиболее проработанной.
Впервые подобную гипотезу представил [[Кант, Иммануил|Иммануил Кант]] в труде по космогонии, в 1755 году. Он предположил, что все небесные тела появились в результате сжатия пылевого облака, а Луна и Земля сформировались вместе, из одного пылевого сгустка: сначала Земля, потом, из оставшегося вещества, Луна. Большим сторонником гипотезы совместной аккреции был знаменитый астроном [[Рош, Эдуард Альбер|Эдуард Рош]]. В Советском Союзе гипотезу коаккреции активно разрабатывала школа [[Шмидт, Отто Юльевич|Отто Шмидта]] ([[Сафронов, Виктор Сергеевич|Виктор Сафронов]], [[Рускол, Евгения Леонидовна|Евгения Рускол]] и др.). До 1970-х годов гипотеза совместной аккреции считалась наиболее проработанной.


Гипотеза предполагает, что Земля и Луна просто «выросли» на одной орбите как [[двойная планета]], из первоначального протопланетного роя твёрдых частиц. Первой начала формироваться прото-Земля. Когда она набрала достаточную массу, частицы из протопланетного роя захватывались её притяжением и начинали вращаться вокруг зародыша планеты по самостоятельным эллиптическим орбитам. Из этих частиц образовался собственный околопланетный рой. Частицы роя сталкивались между собой, некоторые теряли скорость и падали на прото-Землю. Орбиты других усреднялись между собой — рой приобретал орбиту, близкую к круговой. Затем из этого роя начали формироваться зародыши будущего спутника, Луны.
Гипотеза предполагает, что Земля и Луна просто «выросли» на одной орбите как [[двойная планета]], из первоначального протопланетного роя твёрдых частиц. Первой начала формироваться прото-Земля. Когда она набрала достаточную массу, частицы из протопланетного роя захватывались её притяжением и начинали вращаться вокруг зародыша планеты по самостоятельным эллиптическим орбитам. Из этих частиц образовался собственный околопланетный рой. Частицы роя сталкивались между собой, некоторые теряли скорость и падали на прото-Землю. Орбиты других усреднялись между собой — рой приобретал орбиту, близкую к круговой. Затем из этого роя начали формироваться зародыши будущего спутника, Луны.


: '''Соображения за и против'''
: '''Соображения за и против'''
: Если Земля и Луна формировались в непосредственной близости, то идентичность кислородно-изотопного соотношения легко объясняется. Но тогда совершенно непонятными становятся различие в плотности двух тел, а также дефицит железа и летучих элементов на Луне.
: Если Земля и Луна формировались в непосредственной близости, то идентичность кислородно-изотопного соотношения легко объясняется. Но тогда совершенно непонятными становятся различие в плотности двух тел, а также дефицит железа и летучих элементов на Луне.


: По словам Уильяма Хартмана, «''трудно представить, что два небесных тела вырастают рядом из одного орбитального слоя вещества, но при этом одно из них забирает всё железо, а второе остается практически без него''».
: По словам Уильяма Хартмана, «''трудно представить, что два небесных тела вырастают рядом из одного орбитального слоя вещества, но при этом одно из них забирает всё железо, а второе остаётся практически без него''».


: Сторонники гипотезы объясняют это тем, что куски вещества роя при столкновениях дробились, затем тяжёлые железные частицы выпадали на Землю, а силикатная пыль оставалась на орбите. Такое объяснение вряд ли можно признать удовлетворительным: для этого практически все частицы роя должны были предварительно разрушиться до состояния пыли<ref>{{книга|автор=[[Андреев, Валентин Дмитриевич|Андреев В. Д.]] |заглавие=Избранные проблемы теоретической физики |издание=Киев: Аванпост-Прим, |тип=книга |год=2012 |ссылка=http://eqworld.ipmnet.ru/ru/library/physics/cosmos.htm}}</ref>.
: Сторонники гипотезы объясняют это тем, что куски вещества роя при столкновениях дробились, затем тяжёлые железные частицы выпадали на Землю, а силикатная пыль оставалась на орбите. Такое объяснение вряд ли можно признать удовлетворительным: для этого практически все частицы роя должны были предварительно разрушиться до состояния пыли<ref>{{книга |автор=[[Андреев, Валентин Дмитриевич|Андреев В. Д.]] |заглавие=Избранные проблемы теоретической физики |издание=Киев: Аванпост-Прим, |тип=книга |год=2012 |ссылка=http://eqworld.ipmnet.ru/ru/library/physics/cosmos.htm |archive-date=2017-09-04 |archive-url=https://web.archive.org/web/20170904195355/http://eqworld.ipmnet.ru/ru/library/physics/cosmos.htm }}</ref>.


: Сходным образом в этой гипотезе объясняется и дефицит летучих веществ — они испарялись при столкновениях и дроблениях частиц роя. Но для этого частицам пришлось бы сталкиваться на высоких относительных скоростях, а ведь они все, как предполагается, обращались в одном направлении. Притом, аналогичный процесс должен был бы происходить и при формировании Земли и других планет земной группы, но результатов этого не наблюдается.
: Сходным образом в этой гипотезе объясняется и дефицит летучих веществ — они испарялись при столкновениях и дроблениях частиц роя. Но для этого частицам пришлось бы сталкиваться на высоких относительных скоростях, а ведь они все, как предполагается, обращались в одном направлении. Притом, аналогичный процесс должен был бы происходить и при формировании Земли и других планет земной группы, но результатов этого не наблюдается.


: Эта гипотеза также не смогла дать вразумительного объяснения ни большому моменту импульса системы Земля - Луна, ни наклону лунной орбиты в 5° к плоскости земной орбиты<ref>[[Андреев, Валентин Дмитриевич|Андреев В. Д.]] Кинематические механизмы образования наклонов орбит и осей вращения в системе двух гравитационно связанных масс //Новейшие проблемы теории поля 2007-2008 (под ред. А.В.Аминовой), Изд-во Казанск. ун-та, Казань, 2009, с.64-76. //также в кн. {{книга|автор=[[Андреев, Валентин Дмитриевич|Андреев В. Д.]]|заглавие=Избранные проблемы теоретической физики|издательство=Аванпост-Прим|место=Киев|год=2012|ссылка=http://eqworld.ipmnet.ru/ru/library/physics/cosmos.htm}}</ref> <ref>[[Андреев, Валентин Дмитриевич|V.D.Andreyev.]] The problem of the orbits and rotation axes in the planetary sistems //Astrokazan-2011: Internat. Astron. Congress: Reports.- Kazan, 2011, P. 198 – 206</ref>.
: Эта гипотеза также не смогла дать вразумительного объяснения ни большому моменту импульса системы Земля — Луна, ни наклону лунной орбиты в 5° к плоскости земной орбиты<ref>[[Андреев, Валентин Дмитриевич|Андреев В. Д.]] Кинематические механизмы образования наклонов орбит и осей вращения в системе двух гравитационно связанных масс //Новейшие проблемы теории поля 2007—2008 (под ред. А. В. Аминовой), Изд-во Казанск. ун-та, Казань, 2009, с.64-76. //также в кн. {{книга|автор=[[Андреев, Валентин Дмитриевич|Андреев В. Д.]]|заглавие=Избранные проблемы теоретической физики|издательство=Аванпост-Прим|место=Киев|год=2012|ссылка=http://eqworld.ipmnet.ru/ru/library/physics/cosmos.htm|archive-date=2017-09-04|archive-url=https://web.archive.org/web/20170904195355/http://eqworld.ipmnet.ru/ru/library/physics/cosmos.htm}}</ref><ref>[[Андреев, Валентин Дмитриевич|V.D.Andreyev.]] The problem of the orbits and rotation axes in the planetary sistems //Astrokazan-2011: Internat. Astron. Congress: Reports.- Kazan, 2011, P. 198—206</ref>.


=== Гипотеза испарения ===
=== Гипотеза испарения ===
В 1955 году [[Эпик, Эрнст Юлиус|Эрнст Юлиус Эпик]] выдвинул гипотезу, частично соединяющую гипотезы центробежного разделения и совместного образования. По его версии, прото-Земля, окружённая кольцом бомбардировавших её каменных частиц, от постоянных ударов разогрелась до высокой [[температура|температуры]] — около 2000 °C. Значительные массы вещества были выпарены назад, в околоземное пространство. [[Солнечный ветер]] сдул летучие элементы, а более тяжёлые компоненты сконденсировались и соединились с материалом вращающихся [[Кольца планет|колец]], которые затем слились в один большой кусок вещества — Луну. Если нагревание Земли произошло на поздней стадии её формирования, то к этому времени тяжёлые железные породы уже [[гравитационная дифференциация|опустились]] в ядро, а содержание железа в поверхностных слоях Земли было значительно меньше первоначального.

В 1955 году [[Эпик, Эрнст Юлиус|Эрнст Юлиус Эпик]] выдвинул гипотезу, частично соединяющую гипотезы центробежного разделения и совместного образования. По его версии, прото-Земля, окружённая кольцом бомбардировавших её каменных частиц, от постоянных ударов разогрелась до высокой [[температура|температуры]] — около 2000 °C. Значительные массы вещества были выпарены назад, в околоземное пространство. [[Солнечный ветер]] сдул летучие элементы, а более тяжёлые компоненты сконденсировались и соединились с материалом вращающихся [[Кольца планет|колец]], которые затем слились в один большой кусок вещества — Луну. Если нагревание Земли произошло на поздней стадии её формирования, то к этому времени тяжелые железные породы уже [[гравитационная дифференциация|опустились]] в ядро, а содержание железа в поверхностных слоях Земли было значительно меньше первоначального.


: '''Соображения за и против'''
: '''Соображения за и против'''
Строка 113: Строка 120:


=== Гипотеза многих лун ===
=== Гипотеза многих лун ===

Гипотезу образования одной большой Луны из нескольких спутников представили в 1960-х годах [[Голд, Томас|Томас Голд]] и [[Макдональд, Гордон|Гордон Макдональд]]. Их основная идея состояла в том, что Земле гораздо проще было бы захватить по отдельности несколько пролетавших мимо небольших небесных тел, чем одно крупное. Если Земля «поймала» от шести до десяти мелких лун, то их орбиты в дальнейшем могли изменяться приливными силами. На протяжении примерно миллиарда лет луны могли сталкиваться друг с другом, а из их обломков сформировалась бы Луна.
Гипотезу образования одной большой Луны из нескольких спутников представили в 1960-х годах [[Голд, Томас|Томас Голд]] и [[Макдональд, Гордон|Гордон Макдональд]]. Их основная идея состояла в том, что Земле гораздо проще было бы захватить по отдельности несколько пролетавших мимо небольших небесных тел, чем одно крупное. Если Земля «поймала» от шести до десяти мелких лун, то их орбиты в дальнейшем могли изменяться приливными силами. На протяжении примерно миллиарда лет луны могли сталкиваться друг с другом, а из их обломков сформировалась бы Луна.


Строка 123: Строка 129:
=== Гипотеза столкновения ===
=== Гипотеза столкновения ===
[[Файл:Big Splash Theia.gif|thumb|right|250px|Столкновение Тейи с Землёй, в результате которого, как предполагается, возникла Луна]]
[[Файл:Big Splash Theia.gif|thumb|right|250px|Столкновение Тейи с Землёй, в результате которого, как предполагается, возникла Луна]]
{{main|Модель ударного формирования Луны}}
{{main|Гипотеза гигантского столкновения}}
Гипотеза столкновения была предложена {{Нп4|Хартман, Кеннет Уильям|Уильямом Хартманом|en|William Kenneth Hartmann}} и Дональдом Дэвисом (''Donald R. Davis'') в 1975 году. По их предположению, протопланета (её назвали [[Тейя (планета)|Тейя]]) размером примерно с [[Марс (планета)|Марс]] столкнулась с прото-Землёй на ранней стадии её формирования, когда наша планета имела примерно 90 % нынешней массы. Удар пришёлся не по центру, а под углом (почти по касательной). В результате большая часть вещества ударившегося объекта и часть вещества земной мантии были выброшены на околоземную орбиту. Из этих обломков собралась прото-Луна и начала обращаться по орбите с радиусом около 60 000 км. Земля в результате удара получила резкий прирост скорости вращения (один оборот за 5 часов) и заметный наклон оси вращения.
Гипотеза столкновения была предложена {{Нп4|Хартман, Кеннет Уильям|Уильямом Хартманом|en|William Kenneth Hartmann}} и Дональдом Дэвисом (''Donald R. Davis'') в 1975 году. По их предположению, протопланета (её назвали [[Тейя (гипотетическая планета)|Тейя]]) размером примерно с [[Марс (планета)|Марс]] столкнулась с прото-Землёй на ранней стадии её формирования, когда наша планета имела примерно 90 % нынешней массы. Удар пришёлся не по центру, а под углом (почти по касательной). В результате большая часть вещества ударившегося объекта и часть вещества земной мантии были выброшены на околоземную орбиту. Из этих обломков собралась прото-Луна и начала обращаться по орбите с радиусом около 60 000 км. Земля в результате удара получила резкий прирост скорости вращения (один оборот за 5 часов) и заметный наклон оси вращения.


: '''Соображения за и против'''
: '''Соображения за и против'''
: Гипотеза столкновения в настоящее время считается основной, поскольку она хорошо объясняет все известные факты о химическом составе и строении Луны, а также и физические параметры системы Земля — Луна. Первоначально большие сомнения вызывала возможность столь удачного соударения (косой удар, невысокая относительная скорость) такого крупного тела с Землёй. Но затем было предположено, что Тейя сформировалась на орбите Земли, в одной из [[точки Лагранжа|точек Лагранжа]] системы Солнце — Земля. Такой сценарий хорошо объясняет и низкую скорость столкновения, и угол удара, и нынешнюю, почти точно круговую орбиту Земли.
: Гипотеза столкновения в настоящее время считается основной, поскольку она хорошо объясняет все известные факты о химическом составе и строении Луны, а также и физические параметры системы Земля — Луна. Первоначально большие сомнения вызывала возможность столь удачного соударения (косой удар, невысокая относительная скорость) такого крупного тела с Землёй. Но затем было предположено, что Тейя сформировалась на орбите Земли, в одной из [[точки Лагранжа|точек Лагранжа]] системы Солнце — Земля. Такой сценарий хорошо объясняет и низкую скорость столкновения, и угол удара, и нынешнюю, почти точно круговую орбиту Земли.
* для объяснения дефицита железа на Луне приходится принимать допущение, что ко времени столкновения (4,5 млрд лет назад) и на Земле, и на Тейе уже произошла [[гравитационная дифференциация]], то есть выделилось тяжёлое железное ядро и образовалась лёгкая силикатная мантия. Однозначных геологических подтверждений этому допущению не найдено.
* для объяснения дефицита железа на Луне приходится принимать допущение, что ко времени столкновения (4,5 млрд лет назад) и на Земле, и на Тейе уже произошла [[гравитационная дифференциация]], то есть выделилось тяжёлое железное ядро и образовалась лёгкая силикатная мантия. Однозначных геологических подтверждений этому допущению не найдено.


=== Гипотеза метеоритной бомбардировки ===
=== Гипотеза метеоритной бомбардировки ===
В 2007 году физик Николай Горькавый предположил, что Земля постепенно теряла свою массу в результате астероидной бомбардировки космическими телами размером в десятки и сотни километров<ref>http://jn.craocrimea.ru/index.php/izvcrao/article/view/139/115</ref>. Эти столкновения забросили часть вещества мантии Земли в космическое пространство, где из него образовалась Луна<ref>{{статья |автор=Николай Горькавый, Валентина Прокофьева-Михайловская |заглавие= Двойные австероиды и одиночество Луны |издание=[[Наука и жизнь]] | год=2015 |номер=11 |страницы=44—52 |ссылка=https://www.nkj.ru/archive/articles/27310/ |язык=ru }}</ref>. Гипотеза объясняет, откуда в лунном материале (и у полюсов Луны) вода, которая, согласно гипотезе гигантского столкновения, должна была выкипеть при мегастолкновении. Также новая гипотеза объясняет другое узкое место теории мегаимпакта: почему после столкновения с Тейей не лишилась воды и Земля, ведь она должна была разогреться до полного выкипания океанов. При ряде малых столкновений такого нагрева планеты быть не могло, и она не могла потерять основную массу воды.
В 2004 году физик [[Горькавый, Николай Николаевич|Николай Горькавый]] предположил, что Земля постепенно теряла свою массу в результате астероидной бомбардировки космическими телами размером в десятки и сотни километров<ref>{{Статья|ссылка=http://adsabs.harvard.edu/abs/2004DDA....35.0711G|автор=N. N. Gorkavyi|заглавие=The New Model of the Origin of the Moon|год=2004-05-01|том=35|страницы=07.11}}</ref><ref name=":0">{{Cite web |url=http://jn.craocrimea.ru/index.php/izvcrao/article/view/139/115 |title=View of The origin of the Moon and binary asteroids<!-- Заголовок добавлен ботом --> |access-date=2019-01-26 |archive-date=2019-01-26 |archive-url=https://web.archive.org/web/20190126171227/http://jn.craocrimea.ru/index.php/izvcrao/article/view/139/115 |deadlink=no }}</ref>. Эти столкновения забросили часть вещества мантии Земли в космическое пространство, где из него образовалась Луна<ref name=":0" /><ref>{{статья |автор=Николай Горькавый, Валентина Прокофьева-Михайловская |заглавие=Двойные австероиды и одиночество Луны |издание=[[Наука и жизнь]] |год=2015 |номер=11 |страницы=44—52 |ссылка=https://www.nkj.ru/archive/articles/27310/ |язык=ru |archivedate=2017-07-28 |archiveurl=https://web.archive.org/web/20170728170722/https://www.nkj.ru/archive/articles/27310/ }}</ref>. Гипотеза объясняет, откуда в лунном материале (и у полюсов Луны) вода, которая, согласно гипотезе гигантского столкновения, должна была выкипеть при мегастолкновении. Также новая гипотеза объясняет другое узкое место теории мегаимпакта: почему после столкновения с Тейей не лишилась воды и Земля, ведь она должна была разогреться до полного выкипания океанов. При ряде малых столкновений такого нагрева планеты быть не могло, и она не могла потерять основную массу воды.


Выводы Горькавого в 2014 году были поддержаны московской группой астрономов<ref>https://www.researchgate.net/publication/293495245_Development_of_the_theory_of_the_origin_and_early_evolution_of_the_earthDevelopment%20of%20the%20Theory%20of%20the%20Origin%20and%20Early%20Evolution%20of%20the%20Earth</ref>, а в 2015 году — израильскими специалистами<ref>[http://www.nature.com/ngeo/journal/vaop/ncurrent/full/ngeo2866.html] // Nature Geoscience</ref>.
Выводы Горькавого в 2013 году были поддержаны московской группой астрономов<ref>[https://www.researchgate.net/publication/293495245_Development_of_the_theory_of_the_origin_and_early_evolution_of_the_earthDevelopment%20of%20the%20Theory%20of%20the%20Origin%20and%20Early%20Evolution%20of%20the%20Earth Development of the theory of the origin and early evolution of the earth<!-- Заголовок добавлен ботом -->]</ref>, а в 2017 году — израильскими специалистами<ref>{{Статья|ссылка=https://www.nature.com/articles/ngeo2866|автор=Raluca Rufu, Oded Aharonson, Hagai B. Perets|заглавие=A multiple-impact origin for the Moon|год=2017-02|язык=en|издание=Nature Geoscience|том=10|выпуск=2|страницы=89–94|issn=1752-0908|doi=10.1038/ngeo2866|archivedate=2021-05-25|archiveurl=https://web.archive.org/web/20210525021451/https://www.nature.com/articles/ngeo2866}}</ref>.


== Заключение ==
== Заключение ==
Одной из главных целей [[таблица пилотируемых полётов по американской программе «Аполлон»|американских лунных экспедиций]] 1960—1970 годов было найти доказательства одной из трёх лидировавших тогда гипотез «Большой тройки» (гипотезы центробежного отделения, захвата и совместной аккреции). Но первые же полученные данные обнаружили серьёзные противоречия со всеми тремя гипотезами. Все накопленные к настоящему моменту факты, как считается{{кем}}, свидетельствуют в пользу гипотезы, которой во время полётов «Аполлонов» ещё не существовало: гипотезы [[теория гигантского столкновения|гигантского столкновения]]{{Нет АИ|4|3|2018}}.
Одной из главных целей [[таблица пилотируемых полётов по американской программе «Аполлон»|американских лунных экспедиций]] 1960—1970 годов являлось нахождение доказательств одной из трёх лидировавших тогда гипотез «Большой тройки»: гипотезы центробежного отделения, захвата и совместной аккреции. Но первые же полученные данные обнаружили серьёзные противоречия со всеми тремя гипотезами. Все накопленные к настоящему моменту факты, как считается{{кем}}, свидетельствуют в пользу гипотезы, которой ещё не существовало во время полётов «Аполлонов» — гипотезы [[Модель ударного формирования Луны|гигантского столкновения]]{{Нет АИ|4|3|2018}}.


К началу 2000-х годов выяснилось, что гипотеза гигантского столкновения неудовлетворительно объясняет обеднённость Луны летучими компонентами по сравнению с Землёй, а именно не согласуется с фракционированием изотопов, которое должно происходить при испарении летучих компонентов после столкновения<ref>{{статья|автор=Галимов Э.|заглавие=Происхождение Луны. Российская концепция против «американской»|издание=[[Земля и Вселенная]]|номер=6|год=2005|ссылка=http://ziv.telescopes.ru/rubric/astronomy/index.html?pub=9}}</ref>. Поэтому российский геохимик [[Галимов, Эрик Михайлович|Э. М. Галимов]] предложил гипотезу формирования Земли и Луны в результате фрагментации общего протопланетного газопылевого скопления, удовлетворительную как с геохимической, так и с динамической точки зрения<ref>{{статья|автор=[[Галимов, Эрик Михайлович|Э. Галимов]]|заглавие=Научная мысль как планетное явление|издание=[[Наука и жизнь]]|год=2018|номер=1|страницы=19|язык=ru}}</ref><ref>{{книга|автор=E. M. Galimov, A. M. Krivtsov|заглавие=Origin of the Moon. New concept. Geochemistry and Dynamics|издательство=DeGruyter & Co.|место=Berlin, Boston|год=2012|isbn=978-3-11-028640-3}}</ref>.
Однако, к началу 2000-х годов выяснилось, что гипотеза гигантского столкновения неудовлетворительно объясняет обеднённость Луны летучими компонентами по сравнению с Землёй, а именно не согласуется с фракционированием изотопов, которое должно происходить при испарении летучих компонентов после столкновения<ref>{{статья|автор=Галимов Э.|заглавие=Происхождение Луны. Российская концепция против «американской»|издание=[[Земля и Вселенная]]|номер=6|год=2005|ссылка=http://ziv.telescopes.ru/rubric/astronomy/index.html?pub=9|archivedate=2006-06-27|archiveurl=https://web.archive.org/web/20060627103425/http://ziv.telescopes.ru/rubric/astronomy/index.html?pub=9}}</ref>. Поэтому российский геохимик [[Галимов, Эрик Михайлович|Э. М. Галимов]] предложил гипотезу формирования Земли и Луны в результате фрагментации общего протопланетного газопылевого скопления, удовлетворительную как с геохимической, так и с динамической точки зрения<ref>{{статья|автор=[[Галимов, Эрик Михайлович|Э. Галимов]]|заглавие=Научная мысль как планетное явление|издание=[[Наука и жизнь]]|год=2018|номер=1|страницы=19|язык=ru}}</ref><ref>{{книга|автор=E. M. Galimov, A. M. Krivtsov|заглавие=Origin of the Moon. New concept. Geochemistry and Dynamics|издательство=DeGruyter & Co.|место=Berlin, Boston|год=2012|isbn=978-3-11-028640-3}}</ref>.


== Примечания ==
== Примечания ==
Строка 149: Строка 155:
* {{книга
* {{книга
| автор = [[Хейзен, Роберт Миллер|Роберт Хейзен]]
| автор = [[Хейзен, Роберт Миллер|Роберт Хейзен]]
| заглавие = История Земли: От звездной пыли — к живой планете: Первые 4 500 000 000 лет
| заглавие = История Земли: От звёздной пыли — к живой планете: Первые 4 500 000 000 лет
|оригинал = Robert Hazen. The Story of Earth. The First 4.5 Billion Years, from Stardust to Living Planet
|оригинал = Robert Hazen. The Story of Earth. The First 4.5 Billion Years, from Stardust to Living Planet
| место = М.Исторические взгляды на происхождение Луны
| место = М.Исторические взгляды на происхождение Луны
Строка 171: Строка 177:


== Ссылки ==
== Ссылки ==
* [http://ziv.telescopes.ru/rubric/astronomy/?pub=3 «Происхождение планет и спутников», Е.&nbsp;В.&nbsp;Рускол, Объединенный институт физики Земли им. О.&nbsp;Ю.&nbsp;Шмидта РАН] — о гипотезе совместной аккреции Луны и Земли
* [http://ziv.telescopes.ru/rubric/astronomy/?pub=3 «Происхождение планет и спутников», Е. В. Рускол, Объединённый институт физики Земли им. О. Ю. Шмидта РАН] — о гипотезе совместной аккреции Луны и Земли
* [https://web.archive.org/web/20070328233429/http://www.scgis.ru/russian/cp1251/dgggms/3-98/sorokhtin.htm «Модель образования планет В.&nbsp;С.&nbsp;Сафронова и глобальная эволюция Земли», О.&nbsp;Г.&nbsp;Сорохтин, Институт океанологии РАН] — о гипотезе захвата и разрушения Протолуны
* [https://web.archive.org/web/20070328233429/http://www.scgis.ru/russian/cp1251/dgggms/3-98/sorokhtin.htm «Модель образования планет В. С. Сафронова и глобальная эволюция Земли», О. Г. Сорохтин, Институт океанологии РАН] — о гипотезе захвата и разрушения Протолуны
* [http://ziv.telescopes.ru/rubric/astronomy/index.html?pub=9 Происхождение Луны. Российская концепция против «американской»] — «ЗиВ» № 6/2005 Э. М. Галимов, академик, ГЕОХИ РАН.
* [http://ziv.telescopes.ru/rubric/astronomy/index.html?pub=9 Происхождение Луны. Российская концепция против «американской»] — «ЗиВ» № 6/2005 Э. М. Галимов, академик, ГЕОХИ РАН.


Строка 178: Строка 184:


[[Категория:Луна]]
[[Категория:Луна]]
[[Категория:Земля]]
[[Категория:Земля (астрономический объект)]]
[[Категория:Солнечная система]]
[[Категория:Солнечная система]]

Текущая версия от 17:51, 23 октября 2024

Луна
Лунный камень 61016, более известный как «Большой Мулей»[англ.]

Существует три группы взаимоисключающих предположений о происхождении Луны:

  1. Совместное образование Земли и Луны из одного протопланетного облака;
  2. Захват уже сформированной Луны Землёй;
  3. Образование Луны в результате гигантского столкновения.

Указанные предположения порождены сочетанием общих свойств и существенных различий в строении Луны и Земли.

По современным данным, во многих отношениях Луна отличается от Земли, и в первую очередь химическим составом (который точно неизвестен, хотя в приполярных областях Луны обнаружены заметные запасы льда[1]), а также малым содержанием летучих элементов и соединений. Анализ лунных пород даёт основание полагать, что Луна подверглась полному расплавлению, в отличие от Земли. Плотность Луны сравнима с плотностью земной мантии, но у неё очень маленькое железоникелевое ядро.

При этом обнаружено и большое сходство Земли и Луны. Радиоизотопный анализ показывает, что оба небесных тела имеют примерно одинаковый возраст: около 4,5 миллиардов лет. Соотношение стабильных изотопов кислорода на Луне и на Земле совпадает, в то же время сильно отличаясь от такого соотношения у всех известных метеоритов. Это свидетельствует о том, что Земля и Луна образовались по соседству — из вещества, находившегося на одинаковом расстоянии от Солнца в протопланетном облаке.

Исторические взгляды на происхождение Луны

[править | править код]

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[2]. 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[2]. Теория совместного формирования предполагает одновременное формирование Земли и Луны из единого массива мелких обломков породы[2]. Анализ грунта, доставленного миссией Аполлон, показал, что лунный грунт по составу значительно отличается от земного[3]. Кроме того, современные компьютерные модели показали нереальность отделения от Земли массивного тела под действием центробежных сил[3]. Таким образом, ни одна из трёх первоначальных теорий не выдерживает критики (см. также «Гипотезы происхождения Луны» ниже ).

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.[источник не указан 237 дней]

Возникновение Солнечной системы

[править | править код]

Возникновение Солнечной системы началось с гравитационного сжатия газопылевого облака, в центре которого сформировалось самое массивное тело — Солнце. Вещество протопланетного диска собралось в небольшие планетезимали, которые сталкивались между собой и образовывали планеты. Часть планетезималей была выброшена из внутренних областей в пояс Койпера и в облако Оорта.

Общее и особенное в свойствах Луны и Земли, а также системы «Земля — Луна»

[править | править код]
Тело Плотность[4]
г/см3
Меркурий 5,4
Венера 5,2
Земля 5,5
Луна 3,3
Концентрация тория на Луне
(по данным миссии «Лунного геолога»)

Любая рассматриваемая гипотеза образования Луны должна не только соответствовать физическим законам, но и объяснять следующие обстоятельства:

  1. Средняя плотность Луны составляет 3,3 г/см³, значительно уступая средней плотности Земли — 5,5 г/см³. Причина — у Луны очень маленькое железо-никелевое ядро — оно составляет всего 2—3 % от общей массы спутника (по данным миссии NASA «Lunar Prospector»). Металлическое ядро Земли составляет около 30 % массы планеты
  2. Луна, по сравнению с Землёй, имеет весьма низкое содержание легколетучих элементов, таких, как водород, азот, фтор, инертные газы. И напротив, на Луне наблюдается некоторый излишек относительно тугоплавких элементов, например, титана, урана и тория
  3. Породы лунной коры и породы земной коры и мантии практически идентичны по соотношению стабильных изотопов кислорода 16O, 17O, 18O (это соотношение иногда называют «кислородной подписью»). Для сравнения, метеориты из разных частей Солнечной системы (в том числе и т. н. марсианские метеориты) имеют совершенно другие соотношения изотопов кислорода. Такая идентичность свидетельствует о том, что Земля и Луна (или, как минимум, поверхность Луны) сформировались из одного слоя планетезималей — на одинаковом расстоянии от Солнца
  4. Луна имеет мощную прочную кору толщиной в 60—80 километров (в несколько раз толще земной коры), образованную из анортозитовых пород — продуктов плавления лунной мантии. Поэтому полагают, что Луна когда-то была нагрета до полного расплавления. Земля, как считается, никогда не была полностью расплавленной
  5. Луна и Земля примечательны самым большим в Солнечной системе отношением массы спутника к массе планеты — 1:81 (выше — только у Харона и Плутона, но последний уже не считается планетой, и ряда меньших объектов)
  6. Система «Земля—Луна» обладает необычно высоким угловым моментом импульса (уступая, опять же, только системе «Плутон—Харон»)
  7. Плоскость орбиты Луны (наклон 5° к эклиптике) не совпадает с экваториальной плоскостью Земли (наклон 23,5° к эклиптике)

Гипотезы происхождения Луны

[править | править код]

На основании этого были выдвинуты следующие гипотезы:

  1. Гипотеза центробежного разделения: от быстро вращающейся протоземли под действием центробежных сил отделился кусок вещества, из которого затем образовалась Луна.
  2. Гипотеза захвата: Земля и Луна образовались независимо, в разных частях Солнечной системы. Когда Луна проходила близко к земной орбите, она была захвачена гравитационным полем Земли и стала её спутником.
  3. Гипотеза совместного образования: Земля и Луна образовались одновременно, в непосредственной близости друг от друга.
  4. Гипотеза испарения: из расплавленной протоземли были выпарены в пространство значительные массы вещества, которые затем остыли, сконденсировались на орбите и образовали протолуну.
  5. Гипотеза многих лун: несколько маленьких лун были захвачены гравитацией Земли, затем они столкнулись друг с другом, разрушились, и из их обломков образовалась нынешняя Луна.
  6. Гипотеза столкновения: протоземля столкнулась с другим небесным телом, а из выброшенного при столкновении вещества образовалась Луна
  7. Взрыв природного ядерного реактора. Природный ядерный реактор перешёл в критический режим, взорвался и выбросил с Земли вещество, достаточное для образования Луны. Если этот реактор располагался вблизи границы между мантией и ядром и неподалёку от экватора, то значительное количество горных пород Земли оказалось бы на экваториальной орбите[5].

Рассмотрение гипотез

[править | править код]

До полётов «Аполлонов» основными в научном мире считались три гипотезы образования Луны: центробежного отделения, захвата, совместной аккреции. В англоязычной литературе их называют «Большой тройкой» (англ. The Big Three).

Гипотеза центробежного отделения

[править | править код]

Гипотезу отделения Луны от Земли впервые выдвинул Джордж Дарвин, сын знаменитого Чарльза Дарвина, в 1878 году. Он предположил, что Земля, после образования, вращалась с очень высокой скоростью. Под действием центробежных сил планета стала настолько вытянутой по экватору, что от неё оторвался крупный кусок вещества (возможно, этому способствовали приливные силы Солнца). Из этого вещества впоследствии образовалась Луна. Эту гипотезу поддержал в 1882 году геолог Осмонд Фишер[англ.]: по его мнению, бассейн Тихого океана образовался именно на том месте, где оторвалась от Земли будущая Луна. Гипотеза Дарвина — Фишера приобрела большую популярность и оставалась общепринятой в начале XX века.

Соображения за и против
Отрыв вещества от чрезмерно растянутого экваториального выступа хорошо объясняет имеющийся размер Луны. Этой гипотезе хорошо соответствует и меньшая плотность Луны, поскольку она соответствует плотности земной мантии. Современные данные подтверждают и факт более быстрого вращения Земли в далёком прошлом (см. приливное ускорение Луны). Однако требуемая для центробежного отрыва скорость вращения чрезмерно велика (один оборот Земли за 1-2 часа). Момент импульса вращения Земли в таком случае должен был в 3-4 раза превышать нынешний момент импульса системы Земля — Луна (который и без того необычно высок). Появление у образовавшейся Земли такого момента импульса вращения невозможно объяснить, как невозможно объяснить и его последующее исчезновение.
Более низкое, чем у Земли, содержание летучих элементов в лунном веществе не вписывается в данную гипотезу. К тому же современная теория тектоники литосферных плит считает, что тихоокеанский бассейн в его нынешнем виде существует всего около 70 миллионов лет, и никак не мог образоваться при отрыве мантии от Земли.

Гипотеза захвата

[править | править код]

Гипотезу захвата первым выдвинул в 1909 году американский астроном Томас Джефферсон Джексон Си (Thomas Jefferson Jackson See). По этой гипотезе, Луна образовалась как независимая планета где-то в Солнечной системе, а затем в результате неких пертурбаций перешла на эллиптическую орбиту, пересекающуюся с орбитой Земли. При очередном сближении с Землёй Луна была захвачена гравитацией Земли и стала её спутником.

Земля и Луна в масштабе (500 км на пиксель)
Соображения за и против
За:
  • Легенды ряда народов Земли, в частности, догонов, говорят о временах, когда Луны на небе ещё не было, и о появлении на небе нового светила (Луны).
  • При подготовке к отправке спускаемой автоматической станции на Луну в ОКБ С. П. Королёва пришлось решать вопрос о её происхождении. Если считать, что Луна вращается вокруг Земли миллиарды лет и, поскольку у неё нет плотной атмосферы, на её поверхности должен был скопиться многометровый слой опадающей из космоса пыли, в котором при посадке утонула бы станция, сконструированная для посадки на твёрдый грунт. В ОКБ разгорелись споры и появилось два подхода к созданию спускаемой части станции. Первый предполагал слой лунной пыли на поверхности и разработку средств посадки и передвижения по такому слою (например, пылевые катера). Второй — что Луна была захвачена Землёй сравнительно недавно и поэтому поверхность Луны, соответственно, твёрдая, на что и можно рассчитывать при посадке. Поскольку не было подтверждённых научных данных, ни один подход не мог взять верх, а учесть оба по техническим причинам было невозможно. Известно, что в этих условиях С. П. Королёв принял волевое решение считать поверхность Луны твёрдой и рассчитывать станцию соответственно:

Следует рассчитывать на достаточно твёрдый грунт типа пемзы[1]

Против:
  • Захват Луны земной гравитацией мог бы хорошо объяснить высокий момент импульса системы Земля — Луна. Но результаты моделирования показывают, что вероятность захвата Землёй пролетающего тела с массой Луны ничтожно мала. Гораздо более вероятно, что пролетающая планета столкнулась бы с Землёй или наоборот, была бы отброшена гравитацией Земли далеко за пределы земной орбиты. Вариант с возможным захватом требует прохождения Луны на расстоянии меньше предела Роша, то есть Луна, возможно, была бы разорвана действием приливных сил.
  • Если бы захват всё-таки произошёл, то Луна, скорее всего, обращалась бы вокруг Земли в противоположном (ретроградном) направлении (как это наблюдается у захваченных лун Юпитера), и по сильно вытянутой эллиптической орбите.
  • Малая плотность Луны и отсутствие у неё железного ядра могут быть объяснены, если предположить, что Луна образовалась за пределами зоны планет земной группы (Меркурий, Венера, Земля, Марс). Но тогда невозможно объяснить дефицит летучих элементов, которые есть в изобилии в зоне планет-гигантов. Трудно найти в Солнечной системе подходящую область с меньшим содержанием и того, и другого.
  • Идентичность соотношения изотопов кислорода на Луне и на Земле совершенно не вписывается в данную гипотезу.

Свою версию гипотезы захвата — с разрушением захваченной планеты приливными силами Земли — предложили в 1989 году Олег Сорохтин и Сергей Ушаков. По их теории, планета с соседней орбиты, названная Протолуной, была захвачена Землёй и перешла на околоземную орбиту. Поскольку новый спутник обращался быстрее вращения планеты, интенсивные приливные силы притягивали его к Земле (одновременно «раскручивая» Землю). Наконец, новообретённый спутник приблизился на расстояние предела Роша и начал разрушаться. Вещество с Протолуны по спирали устремилось к Земле. Затем спутник был практически разорван, его железное ядро упало на Землю, а значительная часть вещества коры осталась на орбите. Из этих обломков начала образовываться Луна, обретая сферическую форму и удаляясь от Земли.

Последнее место гипотезы выглядит слабым: почему Луна стала удаляться от Земли, если до этого Протолуна обращалась быстрее периода вращения Земли и приливные силы Земли тормозили её, приближая к Земле? Неясно также, почему на Землю упало именно железное ядро, а не вещество коры. И наконец, сама возможность столь удачного и «плавного» захвата соседней планеты по-прежнему выглядит крайне маловероятной.

Гипотеза совместного формирования (совместной аккреции)

[править | править код]

Впервые подобную гипотезу представил Иммануил Кант в труде по космогонии, в 1755 году. Он предположил, что все небесные тела появились в результате сжатия пылевого облака, а Луна и Земля сформировались вместе, из одного пылевого сгустка: сначала Земля, потом, из оставшегося вещества, Луна. Большим сторонником гипотезы совместной аккреции был знаменитый астроном Эдуард Рош. В Советском Союзе гипотезу коаккреции активно разрабатывала школа Отто Шмидта (Виктор Сафронов, Евгения Рускол и др.). До 1970-х годов гипотеза совместной аккреции считалась наиболее проработанной.

Гипотеза предполагает, что Земля и Луна просто «выросли» на одной орбите как двойная планета, из первоначального протопланетного роя твёрдых частиц. Первой начала формироваться прото-Земля. Когда она набрала достаточную массу, частицы из протопланетного роя захватывались её притяжением и начинали вращаться вокруг зародыша планеты по самостоятельным эллиптическим орбитам. Из этих частиц образовался собственный околопланетный рой. Частицы роя сталкивались между собой, некоторые теряли скорость и падали на прото-Землю. Орбиты других усреднялись между собой — рой приобретал орбиту, близкую к круговой. Затем из этого роя начали формироваться зародыши будущего спутника, Луны.

Соображения за и против
Если Земля и Луна формировались в непосредственной близости, то идентичность кислородно-изотопного соотношения легко объясняется. Но тогда совершенно непонятными становятся различие в плотности двух тел, а также дефицит железа и летучих элементов на Луне.
По словам Уильяма Хартмана, «трудно представить, что два небесных тела вырастают рядом из одного орбитального слоя вещества, но при этом одно из них забирает всё железо, а второе остаётся практически без него».
Сторонники гипотезы объясняют это тем, что куски вещества роя при столкновениях дробились, затем тяжёлые железные частицы выпадали на Землю, а силикатная пыль оставалась на орбите. Такое объяснение вряд ли можно признать удовлетворительным: для этого практически все частицы роя должны были предварительно разрушиться до состояния пыли[6].
Сходным образом в этой гипотезе объясняется и дефицит летучих веществ — они испарялись при столкновениях и дроблениях частиц роя. Но для этого частицам пришлось бы сталкиваться на высоких относительных скоростях, а ведь они все, как предполагается, обращались в одном направлении. Притом, аналогичный процесс должен был бы происходить и при формировании Земли и других планет земной группы, но результатов этого не наблюдается.
Эта гипотеза также не смогла дать вразумительного объяснения ни большому моменту импульса системы Земля — Луна, ни наклону лунной орбиты в 5° к плоскости земной орбиты[7][8].

Гипотеза испарения

[править | править код]

В 1955 году Эрнст Юлиус Эпик выдвинул гипотезу, частично соединяющую гипотезы центробежного разделения и совместного образования. По его версии, прото-Земля, окружённая кольцом бомбардировавших её каменных частиц, от постоянных ударов разогрелась до высокой температуры — около 2000 °C. Значительные массы вещества были выпарены назад, в околоземное пространство. Солнечный ветер сдул летучие элементы, а более тяжёлые компоненты сконденсировались и соединились с материалом вращающихся колец, которые затем слились в один большой кусок вещества — Луну. Если нагревание Земли произошло на поздней стадии её формирования, то к этому времени тяжёлые железные породы уже опустились в ядро, а содержание железа в поверхностных слоях Земли было значительно меньше первоначального.

Соображения за и против
Гипотеза испарения очень хорошо объясняет данные о химическом составе Луны, но не может разрешить ни проблему высокого углового момента импульса, ни проблему наклона лунной орбиты. Геологические данные также не подтверждают столь сильный разогрев Земли на стадии формирования: состав пород земной коры свидетельствует, что Земля никогда не была полностью расплавленной.

Гипотеза многих лун

[править | править код]

Гипотезу образования одной большой Луны из нескольких спутников представили в 1960-х годах Томас Голд и Гордон Макдональд. Их основная идея состояла в том, что Земле гораздо проще было бы захватить по отдельности несколько пролетавших мимо небольших небесных тел, чем одно крупное. Если Земля «поймала» от шести до десяти мелких лун, то их орбиты в дальнейшем могли изменяться приливными силами. На протяжении примерно миллиарда лет луны могли сталкиваться друг с другом, а из их обломков сформировалась бы Луна.

Соображения за и против
Неправдоподобно выглядит сама возможность захвата Землёй большого количества спутников с их последующим разрушением. Марс имеет два небольших спутника (Фобос и Деймос), которые до сих пор сосуществуют на околомарсианских орбитах. Венера, масса которой близка к земной, вообще не имеет спутников, как и Меркурий.
Эта гипотеза также не объясняет идентичность изотопно-кислородного состава Луны и Земли.

Гипотеза столкновения

[править | править код]
Столкновение Тейи с Землёй, в результате которого, как предполагается, возникла Луна

Гипотеза столкновения была предложена Уильямом Хартманом[англ.] и Дональдом Дэвисом (Donald R. Davis) в 1975 году. По их предположению, протопланета (её назвали Тейя) размером примерно с Марс столкнулась с прото-Землёй на ранней стадии её формирования, когда наша планета имела примерно 90 % нынешней массы. Удар пришёлся не по центру, а под углом (почти по касательной). В результате большая часть вещества ударившегося объекта и часть вещества земной мантии были выброшены на околоземную орбиту. Из этих обломков собралась прото-Луна и начала обращаться по орбите с радиусом около 60 000 км. Земля в результате удара получила резкий прирост скорости вращения (один оборот за 5 часов) и заметный наклон оси вращения.

Соображения за и против
Гипотеза столкновения в настоящее время считается основной, поскольку она хорошо объясняет все известные факты о химическом составе и строении Луны, а также и физические параметры системы Земля — Луна. Первоначально большие сомнения вызывала возможность столь удачного соударения (косой удар, невысокая относительная скорость) такого крупного тела с Землёй. Но затем было предположено, что Тейя сформировалась на орбите Земли, в одной из точек Лагранжа системы Солнце — Земля. Такой сценарий хорошо объясняет и низкую скорость столкновения, и угол удара, и нынешнюю, почти точно круговую орбиту Земли.
  • для объяснения дефицита железа на Луне приходится принимать допущение, что ко времени столкновения (4,5 млрд лет назад) и на Земле, и на Тейе уже произошла гравитационная дифференциация, то есть выделилось тяжёлое железное ядро и образовалась лёгкая силикатная мантия. Однозначных геологических подтверждений этому допущению не найдено.

Гипотеза метеоритной бомбардировки

[править | править код]

В 2004 году физик Николай Горькавый предположил, что Земля постепенно теряла свою массу в результате астероидной бомбардировки космическими телами размером в десятки и сотни километров[9][10]. Эти столкновения забросили часть вещества мантии Земли в космическое пространство, где из него образовалась Луна[10][11]. Гипотеза объясняет, откуда в лунном материале (и у полюсов Луны) вода, которая, согласно гипотезе гигантского столкновения, должна была выкипеть при мегастолкновении. Также новая гипотеза объясняет другое узкое место теории мегаимпакта: почему после столкновения с Тейей не лишилась воды и Земля, ведь она должна была разогреться до полного выкипания океанов. При ряде малых столкновений такого нагрева планеты быть не могло, и она не могла потерять основную массу воды.

Выводы Горькавого в 2013 году были поддержаны московской группой астрономов[12], а в 2017 году — израильскими специалистами[13].

Заключение

[править | править код]

Одной из главных целей американских лунных экспедиций 1960—1970 годов являлось нахождение доказательств одной из трёх лидировавших тогда гипотез «Большой тройки»: гипотезы центробежного отделения, захвата и совместной аккреции. Но первые же полученные данные обнаружили серьёзные противоречия со всеми тремя гипотезами. Все накопленные к настоящему моменту факты, как считается[кем?], свидетельствуют в пользу гипотезы, которой ещё не существовало во время полётов «Аполлонов» — гипотезы гигантского столкновения[источник не указан 2473 дня].

Однако, к началу 2000-х годов выяснилось, что гипотеза гигантского столкновения неудовлетворительно объясняет обеднённость Луны летучими компонентами по сравнению с Землёй, а именно не согласуется с фракционированием изотопов, которое должно происходить при испарении летучих компонентов после столкновения[14]. Поэтому российский геохимик Э. М. Галимов предложил гипотезу формирования Земли и Луны в результате фрагментации общего протопланетного газопылевого скопления, удовлетворительную как с геохимической, так и с динамической точки зрения[15][16].

Примечания

[править | править код]
  1. 1 2 Звёздная дорога Поднебесной Архивная копия от 30 июня 2012 на Wayback Machine (беседа корр. с Д. А. Гулютиным, проработавший 15 лет инженером-испытателем и инженером-конструктором в Государственном космическом научно-производственном центре имени М. В. Хруничева. Сейчас Дмитрий Гулютин — заведующий сектором Отдела музейной педагогики Мемориального музея космонавтики. // Независимая газета, 2012 г., 25 апреля
  2. 1 2 3 Хейзен, 2017, с. 49.
  3. 1 2 Хейзен, 2017, с. 56.
  4. The Formation of the Moon. Дата обращения: 28 марта 2022. Архивировано 13 октября 2018 года.
  5. Стюарт, 2018, "Непостоянная Луна", с. 80.
  6. Андреев В. Д. Избранные проблемы теоретической физики. — Киев: Аванпост-Прим,. — 2012. Архивировано 4 сентября 2017 года.
  7. Андреев В. Д. Кинематические механизмы образования наклонов орбит и осей вращения в системе двух гравитационно связанных масс //Новейшие проблемы теории поля 2007—2008 (под ред. А. В. Аминовой), Изд-во Казанск. ун-та, Казань, 2009, с.64-76. //также в кн. Андреев В. Д. Избранные проблемы теоретической физики. — Киев: Аванпост-Прим, 2012. Архивировано 4 сентября 2017 года.
  8. V.D.Andreyev. The problem of the orbits and rotation axes in the planetary sistems //Astrokazan-2011: Internat. Astron. Congress: Reports.- Kazan, 2011, P. 198—206
  9. N. N. Gorkavyi. The New Model of the Origin of the Moon. — 2004-05-01. — Т. 35. — С. 07.11.
  10. 1 2 View of The origin of the Moon and binary asteroids. Дата обращения: 26 января 2019. Архивировано 26 января 2019 года.
  11. Николай Горькавый, Валентина Прокофьева-Михайловская. Двойные австероиды и одиночество Луны // Наука и жизнь. — 2015. — № 11. — С. 44—52. Архивировано 28 июля 2017 года.
  12. Development of the theory of the origin and early evolution of the earth
  13. Raluca Rufu, Oded Aharonson, Hagai B. Perets. A multiple-impact origin for the Moon (англ.) // Nature Geoscience. — 2017-02. — Vol. 10, iss. 2. — P. 89–94. — ISSN 1752-0908. — doi:10.1038/ngeo2866. Архивировано 25 мая 2021 года.
  14. Галимов Э. Происхождение Луны. Российская концепция против «американской» // Земля и Вселенная. — 2005. — № 6. Архивировано 27 июня 2006 года.
  15. Э. Галимов. Научная мысль как планетное явление // Наука и жизнь. — 2018. — № 1. — С. 19.
  16. E. M. Galimov, A. M. Krivtsov. Origin of the Moon. New concept. Geochemistry and Dynamics. — Berlin, Boston: DeGruyter & Co., 2012. — ISBN 978-3-11-028640-3.

Литература

[править | править код]
  • W. K. Hartmann & D R. Davis: Satellite-Sized Planetesimals and Lunar Origins, Icarus 24 (1975): 504—515.
  • Hartmann, W. K., et al., eds 1986: Origin of the Moon (Houston: Lunar and Planetary Institute)
  • Dana Mackenzie, «The Big Splat, or How Our Moon Came to Be», 2003, John Wiley & Sons, ISBN 0-471-15057-6.
  • Роберт Хейзен. История Земли: От звёздной пыли — к живой планете: Первые 4 500 000 000 лет = Robert Hazen. The Story of Earth. The First 4.5 Billion Years, from Stardust to Living Planet. — М.Исторические взгляды на происхождение Луны: Альпина Нон-фикшн, 2017. — 364 p. — ISBN 978-5-91671-706-8.
  • Иэн Стюарт. Математика космоса. Как современная наука расшифровывает Вселенную = Stewart Ian. Calculating the Cosmos: How Mathematics Unveils the Universe. — Альпина Паблишер, 2018. — 542 p. — ISBN 978-5-91671-814-0..