Как появилась Луна

Как появилась Луна

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

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

Все гипотезы сводятся к одной из трёх ситуаций:

1. Земля и Луна образовались из одного протопланетного облака по отдельности.
2. Земля захватила Луну, которая пролетала поблизости, но на самом деле образовалась где-то в другом месте.
3. Земля столкнулась с огромным телом, возможно, другой планетой. Из выброшенного при столкновении земного вещества и обломков образовался наш спутник.

Все эти версии развития событий очень разные. Посмотрим, какая из них более близка к правде. Для этого сравним Землю и Луну в плане состава. Так можно определить, насколько правдив последний вариант.

Образование Земли со спутником из единого газопылевого облака

Луна довольно крупный спутник в масштабах Солнечной системы, а если рассматривать пропорционально материнской планеты, то – очень крупный. Самым большим спутником в Солнечной системе является спутник Юпитера Ганимед, он в два раза массивнее Луны и в полтора раза больше. Однако, в сравнении со своей планетой Ганимед – пылинка: менее 4% по размерам и около 0,008% по массе. В то время как диаметр Луны составляет около 27% от земного, а масса её – более одного процента от массы нашей планеты.

До начала прошлого века в научной среде вопроса, как образовалось Луна, по большому счёту не было. Большинство астрофизиков дружно проповедовали гипотезу об одновременном формировании Земли вместе со спутником из начального газопылевого облака. Однако позже этот вариант стал приобретать всё больше противников, утверждавших, что гравитация Земли не позволила бы образоваться на своей орбите такому большому космическому телу.

Добавило очков противникам теории и изучение грунта, доставленного с Луны в ходе пилотируемых полётов НАСА. Как оказалось, образцы пород нашего спутника, отличаются от земных как по плотности, так и по химическому составу: меньшим содержанием железа и некоторых других тяжёлых элементов.

Поверхность спутника Земли

Теория захвата

Вариант о захвате Землей спутника предложил в 1909 г. американский астроном Томас Си. По версии ученого, Луна была планетой Солнечной системы.

По необъяснимым причинам она сместилась на эллиптическую орбиту, скрестившуюся с орбитой Земли, и была притянута земным гравиполем.

По причине твердости лунной поверхности считается, что это произошло недавно. Если бы спутник сформировался в одно с Землей время, в скопившемся на нем пылевом слое утонули бы исследовательские аппараты.

Эта гипотеза имеет и слабые стороны:

1. Захваченные в подобных условиях спутники Юпитера вращаются в противоположном с планетой направлении, Луна — в одном направлении с Землей.
2. Результаты компьютерной имитации показывают, что захват земным гравитационным полем пролетающего рядом космического объекта, схожего по массе с Луной, маловероятен. Более правдоподобной выглядит версия столкновения такого объекта с планетой или его выталкивание далеко за границы орбиты.
3. Полное сходство соотношения кислородных изотопов состава двух космических объектов.

Лунные тайны: история исследования спутника Земли

Как образовалась Луна?

Согласно теории «гигантского столкновения» (или модели ударного формирования), у молодой Земли не было Луны. В какой-то момент в ранней истории нашей планеты гипотетическая планета Тейя, размером с Марс или чуть более, столкнулась с Землей. Мгновенно большая часть массы Тейи и значительная часть Земли испарились. Облако поднялось на высоту более 22 000 км, где сконденсировалось в неисчислимые твердые частицы, которые, вращаясь вокруг Земли, собирались во все более крупные объекты, и в итоге слились воедино в Луну.

Измеряя возраст образцов лунного грунта, мы знаем, что Луне около 4,6 миллиарда лет, или примерно столько же, сколько Земле.

Цифры и факты о Луне

Снимок в полнолуние, сделанный 10-22-2010 из Мэдисона, штат Алабама, США. Снято на телескопе Celestron 9.25 Шмидта-Кассегрена. Автор: Gregory H. Revera – собственная работа, CC BY-SA 3.0, https://commons.wikimedia.org/w/index.php?curid=11901243

Вращение Луны — время, необходимое для вращения вокруг своей оси — занимает столько же времени, сколько и вращение вокруг орбиты Земли — около 27,3 суток. Это означает, что вращение Луны синхронизировано таким образом, что Луна постоянно повернута к нам одной и той же своей стороной. Обратная сторона Луны (или темная сторона) была сфотографирована только с космического аппарата.

Луна вращается вокруг Земли со средней скоростью 3700 километров в час.

Гравитационное притяжение Луны на Земле является основной причиной приливов и отливов океанских вод. Вращение Земли вызывает два прилива и два отлива каждый день.

Безвоздушная лунная поверхность нагревается на солнце до 117 градусов по Цельсию в течение двух недель (лунный день длится около месяца). Затем, в течение такого же периода, пространство находится в темноте. Темная сторона охлаждается до −169 градусов по Цельсию.

История изучения Луны

В январе 1959 года небольшой советский аппарат «Луна-1» стал первым космическим кораблем, достигшим второй космической скорости. Он же стал первым искусственным спутником Солнца. Хотя «Луна-1» не достигла поверхности Луны, как предполагалось, космический корабль пролетел на расстоянии около 6500 километров от нее. Его набор научного оборудования впервые показал, что на Луне нет магнитного поля.

Позже, в 1959 году, «Луна-2» стала первым космическим кораблем, который достиг поверхности Луны. Третья лунная миссия впоследствии сделала первые размытые снимки обратной стороны нашего спутника.

Первое изображение, переданное АМС «Луна-3», показывающее обратную сторону Луны

В 1966 году советский космический корабль «Луна-9» стал первым аппаратом, благополучно совершившим мягкую посадку на поверхности спутника. Небольшой корабль был снабжен научным и коммуникационным оборудованием и сфотографировал лунную панораму. «Луна-10» была запущена позднее в том же году и стала первым космическим кораблем, который успешно облетел Луну.

В 1961 году Джон Ф. Кеннеди обязал Соединенные Штаты высадить человека на Луну до завершения десятилетия. Программа «Аполлон» была разработана для безопасной отправки людей на Луну и обратно.

В 1966 и 1967 годах НАСА запустило пять миссий «Лунный орбитер», которые были предназначены для облета Луны и составления карты ее поверхности для подготовки к последующим посадкам с экипажем. Эти орбитальные аппараты сфотографировали около 99 процентов поверхности Луны и предоставили фотографии потенциальных мест высадки.

Снимок кратера Уэбб , «Лунар орбитер-1», август 1966 г.

20 июля 1969 года Нил Армстронг и Эдвин «Базз» Олдрин стали первыми людьми, ступившими на поверхность Луны, когда их посадочный аппарат «Аполлон-11» приземлился в Море Спокойствия. Весь мир запомнил слова Армстронга: «Один маленький шаг для человека и огромный скачок для человечества».

Услышать знаменитые слова можно на сайте NASA.

Эдвин Олдрин на поверхности Луны в 1969 году

«Аполлон-16» и «Аполлон-17» в 1972 году были последними двумя полетами на Луну с экипажем, а советский космический корабль «Луна-24» в 1976 году был последним приземлившимся на лунную поверхность до следующего столетия. Образцы, собранные во время этих лунных исследований, дали нам огромное количество знаний о геологии и образовании лунной поверхности.

Возвращение на Луну не стояло на переднем крае космических программ на протяжении десятилетий. По словам эксперта по космической политике Джона Логсдона, нет никаких научных причин возвращаться на Луну — миссии Аполлона уже собрали 382 килограмма лунных камней, некоторые из которых до сих пор не проанализированы.

Недавний и будущий статус исследования Луны

Недавние достижения в изучении Луны связаны с китайскими и израильскими космическими программами.

В 2013 году, спустя 37 лет после последнего успешного прилунения, китайский луноход Юйту достиг поверхности Луны.

В январе 2019 года китайский посадочный аппарат Chang’e-4 приземлился на противоположной стороне Луны, став первым космическим кораблем, который когда-либо сделал это.

Панорама посадочной площадки Чанъэ-4 на обратной стороне Луны 15 февраля 2019 года. Автор: CNSA, CC BY 4.0, https://commons.wikimedia.org/w/index.php?curid=76915371

В апреле 2019 года израильский космический корабль «Берешит» облетел вокруг Луны, но потерпел крушение при попытке приземлиться. Несмотря на то, что он потерпел неудачу при посадке, его успешный запуск с частной ракеты SpaceX считается значительным достижением.

Если говорить о будущем лунных экспедиций, то Генеральный директор Amazon Джефф Безос и его космическая компания Blue Origin объявили о проекте создания лунной базы, где люди будут работать и жить. Ракета New Glenn может совершить свой первый полет уже в 2021 году, поддерживая цель НАСА по возвращению человека на Луну к 2024 году.

Все те же вещи

В Солнечной системе Луна не одна похожа на Землю. У камней, подобных троктолиту 76536, такое же соотношение изотопов кислорода с земными породами, как и у группы астероидов, называемых энстатитовыми хондритами. Изотопный состав кислорода этих астероидов очень похож на состав Земли, говорит Мириам Телус, космохимик, изучающий метеориты в Институте Карнеги в Вашингтоне, округ Колумбия. «Один из аргументов в том, что они образовались в более горячих областях диска, которые были бы ближе к солнцу», – сказала она. Они, вероятно, сформировались рядом с Землей.

Некоторые из этих камней соединились, чтобы сформировать Землю; другие объединились бы в Тейю. Энстатитовые хондриты – это остатки камней, которые никогда не соединялись для того, чтобы образовать мантии, ядра и полностью сформировавшиеся планеты.

В январе Николас Дофас, геофизик из Чикагского университета, утверждал, что большинство камней, которые стали Землей, были метеоритами энстатитового типа. Он утверждал, что все, что сформировалось в той же области, будет также сделано из них. Планеты создавались из тех же смешанных материалов, которые мы сейчас находим как на Луне, так и на Земле; они выглядят одинаково, потому что они одинаковы. «Гигантский удар, сформировавший Луну, вероятно, имел изотопный состав, подобный составу Земли», – писал Дауфас.

Дэвид Стивенсон, планетарный ученый из Калифорнийского технологического института, который изучал происхождение Луны с тех пор, как гипотеза Теи была впервые представлена в 1974 году, сказал, что считает этот документ самым важным в прошлом году вкладом в дебаты.

Однако не все в этом убеждены. Стюарт отмечает, что все еще существуют вопросы об изотопном соотношении таких элементов, как вольфрам. Вольфрам-182 – дочь гафния-182, поэтому отношение вольфрама к гафнию действует как часы, определяющие возраст конкретной породы. Если в одной породе больше вольфрама-182, чем в другой, можно смело сказать, что вольфрамовая порода образовалась раньше. Но самые точные из доступных измерений показывают, что соотношения вольфрама и гафния Земли и Луны одинаковы. «Потребовалось бы особое совпадение для двух тел, чтобы в итоге получить одинаковые составы», – признается Дауфас.

Искусственный спутник

Кроме теорий о естественном происхождении Луны выдвигались и невероятные гипотезы о его искусственном появлении.

Пустотелая Луна

Плотность спутника составляет 60% плотности Земли. На основании этого факта было выдвинуто предположение, что Луна может быть полой. В 1969 г. американские ученые провели эксперимент: было организовано падение зонда на поверхность Луны, и установленные сейсмодатчики зафиксировали сильное лунотрясение. При повторении такого эксперимента в следующих исследованиях спутник трясло в течение нескольких часов.

Кроме результатов этого исследования ученые заметили необъяснимое усиление гравитации спутника, что дало основания считать его пустотелым и сформированным в обратном направлении — от поверхности к центру.

Странные показатели

Ученые придерживаются версии искусственного создания Луны по причине различия масс Земли и ее спутника: Луна легче в 81 раз. Такие показатели нехарактерны для спутников других объектов Солнечной системы. У них и диаметр намного меньше лунного: крупнейший спутник Марса — Фобос — имеет диаметр не более 20 км, а наша Луна — 3474,2 км. Кроме этого, различаются и орбиты: Луна имеет почти ровную круговую орбиту, у спутников других планет Солнечной системы она эллиптическая.

Видео