5.6K
Луна – необычный объект в Солнечной системе, и теперь появилась новая теория, объясняющая, как спутник оказался на своем месте. Работа опубликована 31 октября 2016 года в журнале Nature.
Луна является относительно большой по сравнению с планетой, вокруг которой вращается, и состоит почти из такого же материала за исключением некоторых более летучих соединений, которые давно испарились.
Основная теория формирования Луны выглядит следующим образом. В конце формирования Солнечной системы пришла фаза «гигантского воздействия», когда горячие планеты столкнулись друг с другом. Объект, ставший впоследствии Землей, сбросил часть материала, из которого возникла Луна. В результате Земля получила 5-часовой день. На протяжении тысячелетий Луна отдалялась от Земли, а вращение планеты замедлялось до 24-часового дня. Ученые поняли это, рассмотрев текущую орбиту Луны и оценив, насколько быстро угловой момент системы Земля-Луна был растрачен приливными силами между этими двумя объектами и начал работать в обратном направлении.
Но есть несколько проблем, связанных с теорией из «учебника». Одной из них является удивительно напоминающий Землю состав Луны. Другая в том, что, если Луна конденсировалась из диска материала, вращающегося вокруг экватора Земли, она должна быть на орбите над экватором. Но текущая орбита Луны наклонена на пять градусов от экватора, а это означает что какая-то энергия должна была переместить ее.
Сара Стюарт, профессор земных и планетарных наук из Университета Калифорнии в Девисе (США), Матия Чук, ученый из Института SETI в Маунтин-Вью (США), Дуглас Гамильтон из Университета штата Мэриленд (США) и Саймон Лок из Гарвардского университета (США) разработали альтернативную модель.
В 2012 году Чук и Стюарт предложили идею, что часть углового момента системы Земля-Луна могла бы быть передана системе Земля-Солнце. Это предполагает более энергичное столкновение в начале процесса. Высокая энергия столкновения оставила испаряющийся и расплавленный материал, из которого образовались Земля и Луна. Земной день составил 2 часа, а ось вращения планеты была направлена в сторону Солнца.
Поскольку столкновение могло бы быть более энергичным, чем в принятой теории, материал Земли и ударного тела перемешался, и оба тела, Земля и Луна, конденсировались из одинакового материала и, следовательно, имеют аналогичный состав.
Угловой момент был растрачен посредством приливных сил, Луна отступала от Земли, пока не достигла точки, называемой «плоскостью перехода Лапласа», где сила влияния Земли на Луну стала менее значимой, чем гравитация Солнца. Это стало причиной, по которой часть углового момента системы Земля-Луна была передана в систему Земля-Солнце.
Это не имело значительного влияния на орбиту Земли вокруг Солнца, но перевернуло планету в вертикальное положение. На данный момент, модели, построенные командой, показывают Луну на орбите Земли под значительным наклоном к экватору.
В течение нескольких десятков миллионов лет Луна продолжала медленно двигаться в сторону от Земли, пока не достигла второй точки перехода, перехода Кассини, после чего наклон Луны снизился до пяти градусов, что практически соответствуют ее нынешней орбите.
Новая теория элегантно объясняет орбиту и состав Луны, основываясь на одном гигантском ударе. Никаких дополнительных промежуточных влияний не требуется, чтобы получить достоверный результат.