Столкновение Луны и второго спутника Земли в прошлом

Попытка объяснить разницу между лицевой и обратной стороной Луны. Возможно корни этого отличия - в столкновении Луны и крупного небесного тела в прошлом.

В наше время широкой популярностью пользуется следующая теория появления Луны в качестве спутника планеты Земля: 4,5 миллиарда лет назад, практически сразу после формирования, наша планета столкнулась с прото-планетой Тея, размером с Марс. Удар пришелся по касательной, поэтому часть вещества отколовшегося от Земли (и остатки разрушенной Теи) осталась вблизи нашей планеты, и впоследствии сформировалась в нынешнюю Луну.

Но, судя по всему и Луна в то время была совершенно не такой как сегодня. Вполне возможно, что её нынешний облик, также сформировался в результате космического столкновения.

Процесс формирования нынешнего вида Земли и Луны: столкновение с Теей и постепенное формирование осколков в единое космическое тело

Удивительное отличие обратной и лицевой сторон Луны уже давно занимает ученых и остается пока без убедительного ответа. Об одном из аспектов этого различия мы писали ранее. Лицевая сторона Луны относительно ровная и невысокая, тогда как обратная сторона сильно неровна, содержит множество гор и характеризуется намного более толстой корой.

Новое исследование, опубликованное в журнале «Nature», в целом не противоречит исходной гипотезе образования естественного спутника Земли, но дополняет её. Итак, после столкновения Земли и Теи, обломки вылетевшие в космос сформировали не одно, а два небесных тела – то, что впоследствии стало нынешней Луной, и ещё один спутник, поменьше размером (примерно в 13 раз меньше по массе).

Орбита этого второго спутника изначально была очень близка орбите Луны и в конце концов, он просто упал на Луну, что и объясняет, почему с одной стороны этого небесного тела кора намного толще.

«Наша модель хорошо согласуется с теорией и численными расчетами процесса образования Луны в результате столкновения Земли с другим телом. Приятие этой теории неизбежно приводит к принятию того факта, что в результате образовалось большое количество осколков помимо Луны. Это также находится в соответствии с текущими представлении об устойчивости и динамике подобных систем, о времени остывания Луны, и с данными о возрасте лунных камней», – говорит Эрик Осфо, профессор наук о планетах Университета Калифорнии. Вторым автором публикации является Мартин Ютци из Университета Берна.

Осфо уже не первый раз занимается историей Луны, в особенности начальным периодом ей существования. Он неоднократно проводил численное моделирование процесса ее образования в результате столкновения крупного небесного тела с Землей. По его словам, для такого столкновения образование пары лун – нормальное явление.

В новом исследовании Осфо и Ютци использовали численные методы для моделирования столкновения Луны с меньшим спутником Земли. В ходе моделирования ученые исследовали динамику самого столкновения и следили за распределением материала по поверхности Луны. При таком столкновении, когда относительная скорость тел невелика (напомним, что обе луны двигались по схожим орбитам), не следовало ожидать образования кратера и плавления материалов тел.

А это уже столкновение Луны и второго спутника. Гипотеза неплохо объясняет, почему два полушария Луны так сильно отличаются друг от друга

Вместо этого большая часть материала, образовавшегося при разрушении меньшего тела, распределилась по той стороне Луны, в которую оно попало. Это привело к образованию нового толстого слоя коры и большого числа гор, что и наблюдается на дальней стороны единственного спутника Земли.

«Обычно все пытаются объяснить мощным столкновением. В этом случае было не столкновение, а скорее соударение. Будучи медленным, этот процесс не привел к образованию кратера, но вместо этого “размазал” новы материал по поверхности Луны, – говорит Осфо. – Это новый подход и тут еще есть над чем подумать».

Ученые предполагают, что меньшая луна изначально была обречена, попав в одну из точек Лагранжа системы Земля-Луна, скорее всего, четвертую или пятую (точки, не лежащие на линии Земля-Луна, в отличие трех других точек Лагранжа). Когда же высота орбиты Луны увеличилась, орбита ее меньшего собрата потеряла устойчивость и ее эволюция привела к медленному падению на Луну. «Столкновение могло произойти где угодно, – говорит Ютци. – В результате Луна стала сплюснута и повернулась в Земле одной стороной».

Использованная модель способна даже объяснить состав лунной коры. На ближней стороне в ней доминируют калий, редкоземельные элементы, фосфор. Эти элементы, также как торий и уран, скорее всего составляли магму, которая постепенно остывала и создавала кору Луны. В ходе моделирования столкновения этот слой «выдулся» на противоположную столкновению сторону Луны, что подтверждается геологическими данными с лицевой стороны.

Объяснение Осфо и Ютци – далеко не единственное. Например, толщину коры Луны можно объяснить воздействием приливных сил. Вопрос, почему лицевая и обратная стороны Луны так сильно отличаются волнуют ученых с начала космической эры. Наверное, больше внимания было уделено только вопросу образования Луны. Сильной стороной новой работы является то, что в ней соединены оба вопроса. В ней учитывается и образование Луны в результате столкновения, приведшего к образованию еще одного спутника, и различие в двух сторонах Луны.

Однако, пока рано говорить о безоговорочном успехе новой теории. Ее существующие конкуренты не менее логичны, и вполне можно ожидать появления новых объяснений. Единственная возможность подтвердить одну из гипотез и опровергнуть другую – анализ лунного грунта.