Как ни удивительно, Луна — это часть нашей планеты. Луна странная. Она совершенно не похожа ни на что другое в солнечной системе. Так как же наша планета оказалась с такой особенной луной? Ответ в том, что, как ни удивительно, луна является частью нашей планеты.
С луной происходит много всего . Для начала, она существует, что по-своему странно. У Меркурия нет лун, как и у Венеры . У Марса есть две луны, но на самом деле это просто захваченные астероиды. Земля — единственная каменистая планета в Солнечной системе со значительной луной. И луна действительно значительна: она составляет примерно 1,2% массы Земли . Это может быть не так много в абсолютном смысле, но для солнечной системы это очень много. Ни одна другая луна не является такой большой относительно своей родительской планеты.
Странности на этом не заканчиваются. Суммарный угловой момент вращения Земли, вращения Луны и орбиты Луны очень велик — гораздо больше, чем у любой другой планеты земной группы. Так откуда же у нас столько импульса? Плюс, Луна полна «KREEP» – то есть калия (K), редкоземельных элементов (REE) и фосфора (P). Эти элементы обычно не любят находиться вместе, но лунные образцы показывают, что они часто смешиваются. Для этого Луна должна была быть расплавлена в какой-то момент, что требует большого количества энергии. А настоящей вишенкой на торте является то, что на Луне содержится столько же стабильных изотопов, сколько и на Земле, что указывает на то, что Земля и Луна произошли из одного и того же куска материала. Ведущее объяснение всех этих загадок известно как гипотеза гигантского удара . Согласно этой истории, когда Солнечная система только зарождалась, протопланета размером с Марс по имени Тейя врезалась в прото-Землю.
Художественное изображение молодой системы Земля-Луна. Земля недавно сформировалась, когда в нее врезалась протопланета под названием Тейя, примерно в три раза больше Марса. (Изображение предоставлено: Марк Гарлик/Science Photo Library/Getty Images)
При скорости удара около 20 000 миль в час (32 000 км/ч) — относительно медленной для ударов — то, что произошло дальше, было ничем иным, как катастрофой. Тяжелое ядро Тейи глубоко погрузилось в Землю , увеличив ядро нашей планеты. Мантии двух тел смешались и, таким образом, увеличили нашу планету. А корки были разбросаны далеко в космосе. Что произошло дальше, немного сложно проследить, и во многом это зависит от того, как именно разворачивался удар и из чего состояла Тея. Но общая картина такова: часть материала улетела и больше не вернулась. Другая часть выпала на поверхность Земли. А большой кусок остался на орбите. Всего за несколько часов — или, может быть, за столетие или больше — этот материал сгустился в свой собственный твердый объект: Луну. Некоторые модели предполагают, что вторая луна, всего в несколько сотен километров в поперечнике, образовалась за дальней стороной, а затем медленно приблизилась к луне и расплющилась. Это объяснило бы, почему дальняя сторона луны более комковатая, чем ближняя . Также есть вероятность, что это был вовсе не низкоэнергетический, скользящий удар — вместо этого прото-Земля вращалась очень быстро, а затем была прибита Тейей. Это дало бы более чем достаточно энергии, чтобы испарить все и создать кольцо плазмы в форме пончика, известное как синестия . Как бы то ни было, этот удар высвободил огромное количество энергии — более чем достаточно, чтобы превратить Луну в расплавленный шар, более чем достаточно, чтобы соединить элементы KREEP, и более чем достаточно, чтобы смешать исходный материал Земли и Тейи, создав ряд общих черт между земной корой и лунной. Как и все гипотезы, она не идеальна. Например, если энергии достаточно, чтобы разжижить Луну, ее хватит и на разжижение поверхности Земли. Но нет никаких доказательств существования крупных магматических морей в истории Земли. Кроме того, на Луне есть некоторые летучие элементы, такие как вода, запертые в породе, — но гигантское столкновение с гигантской энергией должно было бы от них избавиться. Несмотря на эти оговорки, гипотеза гигантского удара — самая убедительная история, которую мы имеем о том, как образовалась Луна . И без машины времени в нашем далеком прошлом мы никогда не сможем ее доказать. Но она по-прежнему соответствует почти всем имеющимся у нас доказательствам, поэтому ее стоит сохранить.
Присоединяйтесь к нашим космическим форумам , чтобы продолжать обсуждать космос о последних миссиях, ночном небе и многом другом! А если у вас есть новостной совет, исправление или комментарий, дайте нам знать по адресу: community@space.com.
фото: Иллюстрация стадии формирования системы Земля-Луна. Земля недавно сформировалась (4600 миллионов лет назад), когда в нее врезалась большая протопланета, иногда называемая Тейей, примерно в три раза тяжелее Марса. (Изображение предоставлено: MARK GARLICK/SCIENCE PHOTO LIBRARY/Getty Images)
автор: Пол Саттер. Участник Space.com. Пол М. Саттер — астрофизик в SUNY Stony Brook и Flatiron Institute в Нью-Йорке. Пол получил докторскую степень по физике в Иллинойсском университете в Урбане-Шампейне в 2011 году и провел три года в Парижском институте астрофизики, после чего получил исследовательскую стипендию в Триесте, Италия. Его исследования сосредоточены на самых разных темах: от самых пустых областей Вселенной до самых ранних моментов Большого взрыва и поиска первых звезд. Как «агент звезд», Пол в течение нескольких лет страстно вовлекает общественность в научную пропаганду. Он является ведущим популярного подкаста «Спроси космонавта!», автором книг «Твое место во Вселенной» и «Как умереть в космосе», а также часто появляется на телевидении, в том числе на The Weather Channel, где он является официальным космическим специалистом.
ВАМ МОЖЕТ ПОНРАВИТЬСЯ