Меню

Главная
Случайная статья
Настройки
Происхождение Луны
Материал из https://ru.wikipedia.org

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.

Содержание

Исторические взгляды на происхождение Луны

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

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

Первую научную теорию возникновения Луны выдвинул в 1878 году британский астроном Джордж Говард Дарвин[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 530 дней]

Возникновение Солнечной системы

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»
Тело Плотность[4]
г/см3
Меркурий 5,4
Венера 5,2
Земля 5,5
Луна 3,3


Любая рассматриваемая гипотеза образования Луны должна не только соответствовать физическим законам, но и объяснять следующие обстоятельства:
  1. Средняя плотность Луны составляет 3,3 г/см, значительно уступая средней плотности Земли — 5,5 г/см. 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

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
Downgrade Counter