Луна – бессменный спутник нашей планеты в течение миллионов лет. Она вдохновляет поэтов, подсказывает сюжеты создателям ужасов и космических блокбастеров, да хотя бы просто освещает вечерами наши дворы. Этот привычный и самый близкий нам космический объект активно изучается, но при этом стойко хранит многие свои тайны. Например, человечеству до сих пор неизвестно, откуда вообще Луна взялась на орбите Земли.
Только факты
Если проанализировать все доступные нам на текущий момент астрономические данные, выяснится, что это весьма необычное небесное тело. Во-первых, размеры. Спутник Земли меньше самой планеты вчетверо (хотя по массе – 1,2% земной, то есть уступает примерно в 81 раз).
Во-вторых, дистанция. Расстояние между Землей и Луной относительно небольшое. Поэтому визуально по диаметру спутник кажется равен Солнцу (кстати, и по яркости это – второй объект после нашего светила в системе).
В-третьих, орбита. К примеру, осевое вращение у Луны совпадает с орбитальным. По сути, спутник расположен в гравитационном блоке, то есть мы всегда смотрим на одну его сторону. А уже из-за эллиптического пути он периодически кажется больше или меньше. Средний наклон орбиты по отношению к плоскости эклиптики – 5.155 °. Совпадают сидерический период и осевой – 27,3 дней. Это именуют синхронным вращением. Именно поэтому появилась «темная сторона», которую мы просто не видим.
В-четвертых, гравитационные аномалии. Лунное притяжение однородным не является (до 17% земного). В каких-то местах гравитация резко увеличивается.
И, наконец, происхождение спутника. Решение этого вопроса очень важно и для понимания раннего этапа истории нашей планеты, и для осознания самого механизма создания всей Солнечной системы, и даже для разгадывания путей происхождения жизни на Земле.
Версия Джорджа Дарвина
Сын небезызвестного автора теории эволюции и естественного отбора уделял Луне много внимания, наблюдал за ней, анализировал, вычислял. Джордж Дарвин первым установил, что спутник постепенно удаляется от нашей планеты. В 1878 году астроном предложил научному обществу теорию разделения, согласно которой в незапамятные времена Земля с Луной являлись единым целым.
Тогда космический объект представлял собой вязкую сферу с колоссальной скоростью вращения – на один оборот хватало пяти с половиной часов. По теории Дж. Дарвина, в какой-то момент приливное воздействие нашего светила вытянуло из недр расплавленной Земли солидный кусок, который со временем занял знакомое нам положение на орбите и стал спутником.
Гипотеза выглядела разумной и обоснованной, так что лет 40 была главенствующей. До тех пор, пока в 20-х годах прошлого века Гарольд Джеффрис, астроном из Британии, не выдвинул весомое возражение. Он указал, что в полужидком состоянии в прапланете не могли возникнуть достаточно сильные для разделения вибрации.
Теория аккреции
На смену теории разделения пришла аккреционная гипотеза. По ней на момент присоединения спутника Земля уже сформировалась и уплотнилась. Вокруг нее в течение миллионов (а может, и миллиардов) лет аккумулировался пояс плотных частиц. Что-то вроде колец Сатурна. В конечном счете, их масса превысила критическую точку и образовалась Луна.
Довольно быстро нашлось несколько возражений против такого предположения. Основным стал угловой момент движения тандема Земля – Луна. Если бы наш спутник сформировался из аккреционного диска, этот показатель никак не мог принять существующие значения.
Версия целостного захвата
Третья теория образования спутника Земли довольно молода. Она была выдвинута после запуска первых лунных зондов и обработки данных с них. Гипотеза целостного захвата гласит, что Луна сформировалась где-то в космических далях и какое-то время была одним из блуждающих небесных тел. Пока не попала в поле притяжения Земли и не получила стационарную орбиту.
Теория была отвергнута после проведения сравнительного анализа земных и лунных горных пород. Соотношение кислородных изотопов в тех и других однозначно указывает на то, что оба космических тела в момент формирования были равноудалены от Солнца, что невозможно для спутника, возникшего за пределами системы или даже на ее окраинах.
Кроме того, даже теоретически невозможно представить себе условия, в которых столь массивный объект, как Луна, аккуратно «швартуется» на орбиту. Скорее блуждающее тело врезалось бы в Землю либо же просто не заметило ее воздействия и промчалось мимо.
Большое столкновение?
К концу прошлого века по тем или иным обстоятельствам все версии формирования Луны были признаны сомнительными. В каждой из них нашлись бреши и нестыковки. Ученые были на грани признания своей несостоятельности в определении происхождения спутника. Однако репутацию научного мира спасло (хотя бы на время) появление еще одной гипотезы, получившей название «теория большого столкновения».
По предположению исследовательского тандема Хартманн – Д. Р. Дэвис, Луна стала итогом столкновения пары планетоидов. Одним из них являлась Земля, а вторым – некая планета, чьи размеры сопоставимы с габаритами Марса. Ученые выдвинули версию, по которой тела столкнулись не лоб в лоб, а особым образом. Удар вызвал выброс элементов из тел обоих участников катаклизма. Материя, «вырванная» из планетоидов, была вытолкнута на орбиту. Со временем она скомпоновалась в сферу и уплотнилась.
Моделирование с помощью компьютера показало, что вероятность такого развития событий довольно высока. «Молоток», нанесший удар Земле, двигался во время столкновения со сравнительно невысокой скоростью и по касательной относительно «наковальни».
Самое время вспомнить о том, что неизвестная планета, поучаствовавшая в создании Луны, должна была сформироваться на таком же расстоянии от светила, что и Протоземля. Соответственно, возникает вопрос: где же она находилась долгое время, необходимое для роста небесного тела до размеров Марса.
Сейчас существует предположение, что возможными местами нахождения прародителя нашего спутника являются точки Лагранжа под номерами 4 и 5. Их еще в 1772 году рассчитал математик французского происхождения, по фамилии которого они и были названы. Точки расположены на орбите Земли, однако развернуты на 60 градусов вперед и назад относительно нее. В них все воздействия системы Солнце – Земля взаимно уравновешиваются. В результате дрейфующие в космосе элементы движутся медленно и могут быть захвачены предполагаемой планетой.
Столкновение же вызвано достижением вторым небесным телом критической массы. Гравитационные воздействия прочих (и в первую очередь Юпитера) расшатали ее орбиту и «выкинули» тело из точки Лагранжа.
Теория уже начала получать подтверждения. Опубликованы два независимых исследования, доказывающие, что схожесть планеты и ее спутника с точки зрения химии действительно обусловливается смешиванием веществ из двух разных источников, скорее всего, столкнувшихся в космическом пространстве.
Долгое время эксперты из Университета Колорадо экспериментировали с моделированием возможных сценариев удара. Результаты их усилий не совпадали с известным нам конечным результатом: вокруг Земли начинали вращаться множество лун незначительного размера.
Успеха добились специалисты Калифорнийского института под руководством Дэвида Стивенсона. Ученым пришлось значительно усложнить модель и внести множество уточнений касательно предполагаемых процессов, после чего они сконструировали 27 моделей, в которых участвовало разное количество обломков.
Минимальным числом они выбрали 1000, в дальнейшем увеличивая с каждым шагом их количество на сотню. Большинство версий на выходе давало один спутник, в крайнем случае их получалось два. Причем ученые выяснили, что при некоторых параметрах из роя осколков Луна могла «слепиться» всего за год.
Однако почивать на лаврах пока рано. Исследователям придется работать еще над одной проблемой: по их расчетам, наша планета вследствие столкновения должна была начать вращаться вдвое быстрее, чем наблюдается в действительности. Впрочем, экспериментаторы уверены, что найдут причину отклонения модели от реальности.
Инопланетный корабль-наблюдатель?
Гипотезы о происхождении Луны выдвигаются порой весьма неоднозначные. Среди них особенно выделяется теория, согласно которой наш спутник является космическим кораблем, то ли брошенным, то ли потерпевшим аварию, то ли оставленным в качестве наблюдателя. Что любопытно, такая версия находит сторонников и в ученой среде.
Аргументов в ее пользу выдвигается масса, и многие из них кажутся весомыми. Во-первых, предположение о том, что наш спутник внутри полый, так и не было опровергнуто. И Луна-космолет вполне объясняет, как и зачем образовались эти полости.
Во-вторых, согласившись с такой оригинальной версией, можно по-новому взглянуть на покрытие спутника, чья поверхность состоит из обломков скал и космической пыли. У ученых такая смесь именуется реголитом.
Поскольку на Луне атмосфера отсутствует, температурные колебания на ее поверхности достигают 300 градусов по Цельсию. А реголит является великолепным изолятором. В результате на глубине меньше десятка метров температура становится стабильной, пусть и отрицательной.
В-третьих, в «космолетную» теорию вполне укладываются (и становятся объяснимыми) все лунные аномалии.
Конспирологи добавляют еще один довод: резкое сворачивание программы изучения Луны. Они говорят, что потерять интерес к объекту изучения можно только в двух случаях: получив исчерпывающие ответы на все вопросы или же утеряв возможность дальнейших исследований. Возможно, человечество подобралось слишком близко к секретам инопланетян, и они позаботились о прекращении продвижения в опасном направлении.
Конечно, идея о Луне, являющейся межпланетным транспортом, солидными учеными всерьез не воспринимается. Но пока не будет точно установлено, откуда на орбите взялся спутник, и такая версия тоже имеет право на существование.
