1.1 Происхождение Луны

Происхождение Луны окончательно еще не установлено. Проблема в том, что у нас слишком много предположений и слишком мало фактов. Все это происходило настолько давно, что ни одну из гипотез невозможно проверить.

Теорий в разное время было предложено немало. Наиболее вероятными считались три взаимоисключающих гипотезы. Одна - гипотеза захвата, согласно которой Луна сформировалась независимо от Земли и была позднее захвачена ее гравитационным полем. Другая - гипотеза совместного образования, согласно которой Земля и Луна сформировались из единого газопылевого облака. И третья - гипотеза центробежного отделения, согласно которой Луна оторвалась от Земли под действием центробежных сил.

Однако анализ доставленных американскими астронавтами образцов лунного грунта поставил все эти гипотезы под сомнение. Ученым пришлось выдвинуть новую - гипотезу столкновения, согласно которой Луна сформировалась в результате столкновения протопланеты Земля с другим крупным космическим телом - протопланетой Тейя.

Гипотеза гигантского столкновения

Рисунок 1 - столкновение Земли с Тейей

Гипотеза столкновения была предложена Уильямом Хартманом и Дональдом Дэвисом в 1975 году. По их предположению, протопланета (её назвали Тейя) размером примерно с Марс столкнулась с прото-Землей на ранней стадии её формирования, когда наша планета имела примерно 90 % нынешней массы. Удар пришёлся не по центру, а под углом (почти по касательной). В результате большая часть вещества ударившегося объекта и часть вещества земной мантии были выброшены на околоземную орбиту. Из этих обломков собралась прото-Луна и начала обращаться по орбите с радиусом около 60 000 км. Земля в результате удара получила резкий прирост скорости вращения (один оборот за 5 часов) и заметный наклон оси вращения.

Гипотеза столкновения в настоящее время считается основной, поскольку она хорошо объясняет все известные факты о химическом составе и строении Луны, а также и физические параметры системы Земля--Луна. Первоначально большие сомнения вызывала возможность столь удачного соударения (косой удар, невысокая относительная скорость) такого крупного тела с Землей. Но затем было предположено, что Тейя сформировалась на орбите Земли, в одной из точек Лагранжа системы Солнце--Земля. Такой сценарий хорошо объясняет и низкую скорость столкновения, и угол удара, и нынешнюю, почти точно круговую орбиту Земли.

Для объяснения дефицита железа на Луне приходится принимать допущение, что ко времени столкновения (4,5 млрд лет назад) и на Земле, и на Тейе уже произошла гравитационная дифференциация, то есть выделилось тяжёлое железное ядро и образовалась лёгкая силикатная мантия. Однозначных геологических подтверждений этому допущению не найдено.

Если бы Луна так или иначе оказалась на орбите Земли в столь далёкое время и после этого не претерпевала существенных потрясений, то на её поверхности по расчётам якобы успел бы скопиться многометровый слой оседающей из космоса пыли, что не было подтверждено при посадках космических аппаратов на лунную поверхность.