Человечество с давних времен интересуется, как появилась Луна. На этот счет существует множество гипотез, мифов и предположений. Какие из них являются наиболее правдоподобными, человек может решить сам. Каждая из гипотез имеет право на существование, поскольку была выдвинута учеными в разные времена на основании научных фактов и проведенных исследований.
Луна и Земля
Известно, что Луна является неизменным спутником нашей планеты. Несмотря на это, два космических объекта имеют массу различий. В первую очередь Луна отличается от Земли по химическому составу. Спутник земли:
- практически не содержит воды, однако в приполярных областях имеются незначительные накопления льда;
- в небольшом количестве содержит летучие элементы и соединения (на нашей планете их много);
- имеет маленькое железо-никелевое ядро, хотя плотность сравнима с плотностью земной мантии.
Есть у этих космических тел сходства. Наиболее значимыми из них являются:
- одинаковый возраст — им примерно по 4,5 млрд лет;
- имеют одинаковое соотношение стабильных изотопов кислорода;
- предположительно оба космических тела были сформированы из одного протопланетного облака.
На основании изучения состава Луны, а также многих других показателей учеными в разные времена было выдвинуто несколько гипотез, объясняющих ее происхождение.
Гипотезы происхождения
Изучением Луны занимался еще Галилео Галилей. Именно он в 1609 году обнаружил на ее поверхности вулканы и кратеры. Сделал он это при помощи телескопа, выяснив, что они отбрасывают тени. Исходя из этого, ученый сделал вывод — Луна имеет каменистую поверхность.
С тех пор разными учеными проводилось большое количество исследований. На основании каждого из них выдвигались гипотезы происхождения спутника Земли.
Центробежное отделение
Гипотезу о том, что когда-то Луна отделилась от земли, выдвинул Джордж Дарвин (сын знаменитого Чарльза Дарвина) в 1878 году. Он полагал, что после создания Земля вращалась вокруг своей оси с огромной скоростью. Из-за воздействия центробежных сил планета сильно вытянулась по экватору, и в конечном итоге от нее оторвалась незначительная часть. Последняя стала Луной.
У этой гипотезы был еще один сторонник — Осмонд Фишер. В 1882 году он дополнил версию Чарльза. По его мнению, кусок оторвался именно в том месте, где сейчас расположен Тихий океан.
Эта версия происхождения оставалась наиболее популярной до начала ХХ века. Ее главным подтверждением является идентичная плотность Луны и земной мантии. Кроме того, существует ряд утверждений, авторы которых полагают, что в далеком прошлом наша планета действительно вращалась вокруг своей оси намного быстрее.
Но также было установлено, что для отрыва части нужна была слишком быстрая скорость вращения. Так, Земля должна была совершать один оборот всего за 1,5−2 часа. При этом момент импульса должен был в 4 раза превышать нынешний. В таких показателях ученые сомневаются. Такой момент импульса просто не мог внезапно появиться, а затем также исчезнуть без каких-либо причин.
Гипотеза захвата
В 1909 году астроном из США Томас Джефферсон Джексон Си выдвинул еще одну гипотезу. По его версии, Луна самостоятельно образовалась в Солнечной системе, а через некоторое время попала на эллиптическую орбиту. Последняя имела пересечение с орбитой нашей планеты. Позже при сближении с Землей Луна была захвачена гравитацией «голубой планеты» и стала ее спутником.
Эта гипотеза получила название «Захват». У нее также появились противники и сторонники. Последние вспомнили легенды древних народов догонов, который утверждают, что жили как раз в то время, когда Луны еще не было. Только потом на небосклоне появилось новое светило. Также было установлено, что поверхность Луны имеет твердый грунт, по консистенции напоминающий пемзу.
Некоторые ученые полагают, что сам по себе захват мог произойти, но в этом случае Луна бы вращалась вокруг Земли в ретроградном, то есть противоположном, направлении и делала это по вытянутой эллиптической орбите. Точно так же вращаются Луны, некогда захваченные другой планетой — Юпитером.
Есть еще одно опровержение этой гипотезы. Оно заключается в том, что имеется идентичность соотношения изотопов кислорода на Земле и ее спутнике.
Общее формирование
В 1775 году в своем труде по космогонии Иммануил Кант предположил, что эти два небесных тела имеют совместную аккрецию, то есть формирование. Он полагал, что Луна и Земля появились в одно и то же время в результате сжатия пылевого облака. Причем сначала из пылевого сгустка образовалась Земля, а уже из остатков — ее спутник.
Эта гипотеза также имела противников. В частности, Уильям Хартман утверждал о невозможности образования двух небесных тел из одного орбитального слоя вещества, когда одно из них включает в свой состав все железо, а другое остается без него.
Испарение и столкновение
Гипотеза испарения была выдвинута в 1955 году Эрнстом Юлиусом Эпиком. По его версии, прото-Земля была окружена каменными частицами, которые от постоянных ударов разогревались до температуры 2000° C. Солнечный ветер постепенно сдувал их, и они образовали большой кусок вещества, который и стал спутником Земли.
Несмотря на некую правдоподобность гипотезы, геологические данные опровергают столь сильный разогрев нашей планеты на стадии формирования. Известно, что она никогда не была полностью расплавленной.
Немного позднее, в 1975 году, Уильям Хартман и Дональд Дэвис выдвинули гипотезу столкновения. В ее основе лежало столкновение протопланеты Тейа (по размеру идентичной Марсу) с Землей. В результате этого удара части вещества обеих планет были выброшены на околоземную орбиту. Из них сформировалась Луна. Эта гипотеза на настоящий момент считается основной.
Множество спутников
Томас Голд и Гордон Макдональд в начале 60-х предположили, что спутник был сформирован из множества лун, меньших по размеру. Они на протяжении длительного времени сталкивались друг с другом, а потом из их осколков и сформировалась одна большая Луна.
Эта версия некоторое время вызывала интерес у ученых, но тут же нашла опровержение. Возможность захвата Землей большого количества спутников выглядит неправдоподобно. Также исключено их последующее столкновение друг с другом.
Кроме того, Марс имеет два спутника (Деймос и Фобос), которые существуют до сих пор. Также эта версия имеет расхождение с идентичным изотопно-кислородным составом обоих небесных тел.
Метеоритная бомбардировка
Эта гипотеза является чем-то средним между столкновением и совместным формированием. Есть предположение, что Земля с течением времени теряла свою массу из-за постоянной метеоритной бомбардировки.
В результате постоянных атак часть земной мантии была перемещена в космическое пространство. Через некоторое время из частиц мантии образовалась Луна.
В период с 1960 по 1970 года на Луну стартовало несколько американских экспедиций. Изначально предполагалось, что именно эти исследования помогут максимально достоверно определить происхождение спутника. Их главной целью было подтверждение одной из трех наиболее правдоподобных гипотез:
- Центробежного отделения.
- Захвата.
- Совместного формирования.
Первые данные, полученные со спутника Земли, опровергли каждую из рассматриваемых версий происхождения. С того момента лидирующей считается гипотеза «Гигантского столкновения» (с протопланетой Тейа).
Но уже в начале 2000-х гипотеза столкновения тоже нашла опровержение. Было установлено, что на Луне нет летучих компонентов, которые имеются на Земле. Чуть позже российский ученый Э. М. Галимов предложил еще одну гипотезу общего формирования, которое произошло в результате фрагментации общего протопланетного газопылевого скопления. Но и эта версия пока не проверена.