|
Декілька слів з історії проблеми
З планет внутрішньої частини Сонячної системи, які включають Меркурій, Венеру, Землю та Марс, тільки Земля має масивний супутник – Місяць. Супутники мають також Марс: Фобос і Деймос, але це невеликі тіла неправильної форми. Найбільший з них, Фобос, у максимальному вимірі всього 20 км, тоді як діаметр Місяця 3560 км.
Місяць і Земля мають різну щільність. Це викликано не тільки тим, що Земля має великі розміри і, отже, її надра знаходяться під великим тиском. Середня щільність Землі, приведена до нормального тиску (1 атм) – 4.45 г/см 3 щільність Місяця – 3.3 г/см 3 . Відмінність зумовлена тим, що Земля містить масивне залізо-нікелієве ядро (з домішкою легких елементів), у якому зосереджено 32% Землі. Розмір ядра Місяця залишається нез'ясованим. Але з урахуванням низької щільності Місяця та обмеження, що накладається величиною моменту інерції (0.3931), Місяць не може містити ядро, що перевищує 5% його маси. Найімовірнішим, з інтерпретації геофізичних даних, вважається інтервал 1–3%, тобто радіус місячного ядра становить 250–450 км.
На середину минулого століття сформувалося кілька гіпотез походження Місяця: відділення Місяця від Землі; випадкове захоплення Місяця на навколоземну орбіту; коаккреція Місяця та Землі з рою твердих тіл. Ця проблема донедавна вирішувалася фахівцями в галузі небесної механіки, астрономії та планетофізики. Геологи та геохіміки в ній участі не брали, оскільки про склад Місяця до початку її вивчення космічними апаратами нічого не було відомо.
Вже в 30-х роках. минулого століття було показано, що гіпотеза відриву Місяця від Землі, що висувалась, до речі, Дж. Дарвін, сином Ч. Дарвіна, неспроможна. Сумарний обертальний момент Землі та Місяця недостатній для виникнення навіть у рідкій Землі ротаційної нестійкості (втрата речовини під дією відцентрової сили).
У 60-ті роки. фахівці в галузі небесної механіки дійшли висновку, що захоплення Місяця на навколоземну орбіту – вкрай малоймовірна подія. Залишалася гіпотеза коаккреції, розроблена вітчизняними дослідниками, учнями О.Ю. Шмідта В.С. Сафроновим та Є.Л. Рускол. Її слабка сторона– нездатність пояснити різну щільність Місяця та Землі. Винаходилися хитромудрі, але малоправдоподібні сценарії того, як Місяць міг би втратити надмірне залізо. Коли стали відомі деталі хімічної будови та складу Місяця, ця гіпотеза була остаточно відкинута. Саме в середині 1970-х років. з'явився новий сценарій освіти Місяця. Американські вчені А.Камерон і В. Уорд і одночасно В. Хартман і Д. Девіс у 1975 р. запропонували гіпотезу утворення Місяця внаслідок катастрофічного зіткнення із Землею великого космічного тіла, розміром із Марс (гіпотеза мегаімпакту). В результаті величезна маса земної матерії та частково матеріалу ударника (небесного тіла, що зіткнувся із Землею), розплавилася і була викинута на навколоземну орбіту. Цей матеріал швидко акумулювався у компактне тіло, яке стало Місяцем. Незважаючи на екзотичність ця гіпотеза стала загальноприйнятою, оскільки вона пропонувала просте вирішення цілої низки проблем. Як показало комп'ютерне моделювання, з динамічного погляду, зіткне сценарій цілком здійснимо. Понад те, він пояснює підвищеному значенню кутового моменту системи Земля – Місяць, нахилу осі Землі. Легко пояснюється і нижчий вміст заліза в Місяці, оскільки передбачається, що катастрофічне зіткнення сталося після утворення ядра Землі. Залізо виявилося переважно сконцентрованим у ядрі Землі, а Місяць утворився з кам'яної речовини земної мантії.
Мал. 1 - Зіткнення Землі з небесним тілом розміром приблизно з Марс, в результаті якого стався викид розплавленої речовини, що утворив Місяць (гіпотеза мегаімпакту).
Малюнок В.Є. Куликовського.
До середини 1970-х рр., коли на Землю доставили зразки місячного ґрунту, досить добре були вивчені геохімічні властивості Місяця, і він за рядом параметрів дійсно показував непогану подібність до складу земної мантії. Тому такі видні геохіміки, як А. Рінгвуд (Австралія) та Х. Венке (Німеччина), підтримали гіпотезу мегаімпакту. Взагалі проблема походження Місяця з розряду астрономічних перейшла швидше в розряд геолого-геохімічних, оскільки саме геохімічні аргументи стали вирішальними в системі доказів тієї чи іншої версії освіти Місяця. Ці версії відрізнялися лише деталях: відносні розміри Землі і ударника, яким був вік Землі, коли сталося зіткнення. Сама ж ударна концепція вважалася непорушною. Тим часом деякі подробиці геохімічного аналізу ставлять під сумнів гіпотезу загалом.
Проблема «летючих» та ізотопного фракціонування
Питання дефіциту заліза на Місяці відігравало вирішальну роль при обговоренні походження Місяця. Інша фундаментальна проблема - надбідненість природного супутника Землі летючими елементами - залишалася в тіні.
Місяць містить у багато разів менше K, Na та інших летких елементів порівняно з кутистими хондритами. Склад кутистих хондритів розглядається як найбільш близький до початкової космічної речовини, з якої формувалися тіла Сонячної системи. Як «летючі» ми звично сприймаємо сполуки вуглецю, азоту, сірки і воду, які легко випаровуються при прогріві до температури 100–200 о С. космічним вакуумом, леткість властива елементам, які зазвичай спостерігаємо у складі твердих речовин. Земля теж містить мало летких елементів, але Місяць помітно збіднений ними навіть у порівнянні із Землею.
Здавалося б, у цьому немає нічого дивного. Адже відповідно до ударної гіпотези передбачається, що Місяць утворився внаслідок викиду розплавленої речовини на навколоземну орбіту. Зрозуміло, що у своїй частина речовини могла випаруватися. Все добре пояснювалося б, якби не одна деталь. Справа в тому, що при випаровуванні відбувається явище, зване фракціонування ізотопів. Наприклад, вуглець складається з двох ізотопів 12 С і 13 С, кисень має три ізотопи - 16 О, 17 Про і 18 О, елемент Mg містить стабільні ізотопи 24 Mg і 26 Mg і т.д. При випаровуванні легкий ізотоп випереджає важкий, тому залишкова речовина повинна збагатитися важким ізотопом елемента, який був втрачений. Американський вчений Р. Клейтон зі співробітниками показав експериментально, що при спостережуваній втраті калію Місяцем відношення 41 K / 39 K мало б змінитися в ній на 60 ‰ . При випаровуванні 40% розплаву ізотопне відношення магнію (26 Mg/24 Mg) змінилося б на 11–13‰, а кремнію (30 Si/28 Si) – на 8–10‰. Це дуже великі зрушення, якщо врахувати, що сучасна точність вимірювання ізотопного складу цих елементів не гірша за 0.5‰. Тим часом ніякого зсуву ізотопного складу, тобто будь-яких слідів ізотопного фракціонування летких у місячній речовині не виявлено.
Виникла драматична ситуація. З одного боку, імпактна гіпотеза була проголошена непорушною, особливо в американській науковій літературі, з іншого – вона не поєднувалася з ізотопними даними.
Р. Клейтон (1995 р.) зазначав: «Ці ізотопні дані несумісні майже з усіма запропонованими механізмами збіднення летючими елементами шляхом випаровування конденсованої речовини». Х. Джонс і Х. Палме (2000 р.) зробили висновок, що «випаровування не може розглядатися як механізм, що призводить до збіднення летючими через непереборне ізотопне фракціонування».
Модель освіти Місяця
Десять років тому я висунув гіпотезу, сенс якої полягав у тому, що Місяць сформувався не внаслідок катастрофічного удару, а як подвійна система одночасно із Землею внаслідок фрагментації хмари пилових частинок. Так утворюються подвійні зірки. Залізо, яким Місяць збіднений, було втрачено разом з іншими летючими внаслідок випаровування.
Мал. 2 – Формування Землі та Місяця із загального пилового диска відповідно до гіпотези автора про походження Землі та Місяця як подвійної системи.
Але чи може виникнути така фрагментація при тих значеннях маси, кутового моменту та іншого, які має система Земля – Місяць? Це залишалося невідомим. Декілька дослідників об'єдналися в групу для вивчення цієї проблеми. До неї увійшли відомі фахівці у галузі космічної балістики: академік Т.М. Енеєв, ще у 70-ті р.р. досліджував можливість акумуляції планетних тіл шляхом поєднання пилових згущень; відомий математик академік В.П. М'ясніков (на жаль, що вже пішов із життя); великий спеціаліст у галузі газодинаміки та суперкомп'ютерів член-кореспондент РАН А.В. Забродін; доктор фізико-математичних наук М.С. Легкоступів; доктор хімічних наук Ю.І. Сидорів. Пізніше до нас приєднався доктор фізико-математичних наук, спеціаліст у галузі комп'ютерного моделювання А.М. Кривцов із Санкт-Петербурга, який зробив істотний внесок у вирішення проблеми. Наші зусилля були спрямовані на вирішення динамічного завдання освіти Місяця та Землі.
Проте ідея втрати Місяцем заліза внаслідок випаровування, начебто, перебувала у такому протиріччі з відсутністю слідів ізотопного фракціонування на Місяці, як і імпактна гіпотеза. Насправді тут спостерігалася чудова відмінність. Справа в тому, що ізотопне фракціонування відбувається, коли ізотопи необоротно залишають поверхню розплаву. Тоді, внаслідок більшої рухливості легені ізотопу виникає кінетичний ізотопний ефект (наведені вище величини ізотопних зрушень зумовлені саме цим ефектом). Але можлива інша ситуація, коли випаровування відбувається в закритій системі. У цьому випадку молекула, що випарувалася, може знову повернутися в розплав. Тоді встановлюється деяка рівновага між розплавом та парою. Зрозуміло, що більш леткі компоненти накопичуються у паровій фазі. Але внаслідок того, що існує як прямий, так і зворотний перехід молекул між парою та розплавом, ізотопний ефект виявляється дуже невеликим. Це – термодинамічний ізотопний ефект. При підвищених температурах він може бути дуже малий. Ідея закритої системине застосовується до розплаву, викинутому на навколоземну орбіту і випаровується в космічний простір. Але вона цілком відповідає процесу, що протікає у хмарі частинок. Частки, що випаровуються, оточені своєю парою, і хмара в цілому знаходиться в умовах закритої системи.
Мал. 3 – Кінетичний та термодинамічний ізотопні ефекти: а) кінетичний ізотопний ефект при випаровуванні розплаву призводить до збагачення пари легкими ізотопами летких елементів, а розплаву – важкими ізотопами; б) термодинамічний ізотопний ефект, що виникає при рівновазі між рідиною та парою. Він може бути дуже малий при підвищених температурах; в) закрита система частинок, оточених своєю парою. Частки, що випарувалися, можуть знову повертатися в розплав.
Припустимо тепер, що хмара стискується внаслідок гравітації. Відбувається його колапс. Тоді частина речовини, що перейшла в пар, вичавлюється з хмари, а частинки, що залишилися, виявляються збідненими летючими. При цьому фракціонування ізотопів майже не спостерігається!
Було розглянуто кілька версій вирішення динамічного завдання. Найбільш вдалою виявилася модель динаміки частинок (варіант моделі молекулярної динаміки), запропонована А.М. Кривцовим.
Припустимо, що є хмара частинок, кожна з яких рухається відповідно до рівняння другого закону Ньютона, як відомо, що включає масу, прискорення і силу, що викликає рух. Сила взаємодії між кожною часткою і іншими частинками f включає кілька доданків: гравітаційне взаємодія, пружну силу, що діє при зіткненні частинок (проявляється на дуже малих відстанях), і непружну частину взаємодії, в результаті якого енергія зіткнення переходить в тепло.
Потрібно було прийняти певні початкові умови. Рішення проводилося для хмари частинок, що має масу системи Земля - Місяць, і має кутовий момент, що характеризує систему цих тіл. Насправді ці параметри для початкової хмари могли дещо відрізнятися як у більшу, так і меншу сторону. З зручності комп'ютерного розрахунку, розглядалася двовимірна модель – диск з нерівномірно розподіленою поверхневою щільністю. З метою описати поведінку реально тривимірного об'єкта в параметрах двовимірної моделі запроваджувалися критерії подібності за допомогою безрозмірних коефіцієнтів. Ще одна умова: потрібно було приписати частинці, крім кутової, якусь хаотичну швидкість. Математичні викладки та деякі інші технічні подробиці тут можна опустити.
Комп'ютерний розрахунок моделі, що базується на наведених принципах та умовах, добре описує колапс хмари частинок. У цьому формувалося центральне тіло підвищеної температури. Однак, не було головного. Не відбувалася фрагментація хмари частинок, тобто виникало одне тіло, а чи не подвійна система Земля – Місяць. Загалом кажучи, в цьому нічого несподіваного не було. Як уже згадувалося, спроби змоделювати утворення Місяця шляхом відриву від Землі, що швидко обертається, і раніше виявлялися безуспішними. Кутовий момент системи Земля-Місяць був недостатній для поділу загального тіла на два фрагменти. Те саме вийшло і з хмарою частинок.
Проте ситуація докорінно змінилася, коли взяли до уваги явище випаровування.
Процес випаровування з поверхні частки викликає ефект відштовхування. Сила цього відштовхування назад пропорційна квадрату відстані від частки, що випаровується: 
де - коефіцієнт пропорційності, що враховує величину потоку, що випаровується з поверхні частинки; m – маса частки.
Структура формули, що характеризує газодинамічний відштовхування, виглядає аналогічно виразу для гравітаційної сили, якщо замість λ підставити γ - гравітаційну постійну. Строго кажучи, повної подібності цих сил немає, тому що гравітаційна взаємодія є далекодіючою, а сила випаровування, що відштовхує, - локальною. Тим не менш, у першому наближенні їх можна об'єднати: 
Звідси виходить якась ефективна стала γ", менша, ніж γ.
Зрозуміло, зменшення коефіцієнта γ призведе до появи ротаційної нестійкості при менших значеннях кутового моменту. Питання в тому, яким має бути потік випаровування, щоб вимоги до початкової кутової швидкості хмари знизилися настільки, щоб реальний кутовий момент системи Земля – Місяць виявився достатнім для появи фрагментації.
Виконані оцінки показали, що потік має бути зовсім невеликим і вписуватись у цілком правдоподібні значення часу та маси. А саме, для хондр (сферичних частинок, з яких складаються метеорити хондрити) розміром приблизно 1мм, з температурою близько 1000 К і щільністю ~ 2 г/см 3 потік повинен становити величину приблизно 10-13 кг/м 2 с. У цьому випадку зменшення маси частки, що випаровується, на 40% займе час порядку (3 - 7) 10 4 років, що узгоджується з можливим порядком 10 5 років для тимчасової шкали початкової акумуляції планетних тіл. Комп'ютерне моделювання з використанням реальних параметрів виразно показало появу ротаційної нестійкості, що завершується формуванням двох нагрітих тіл, одному з яких належить стати Землею, а іншому – Місяцем.
Мал. 4 - Комп'ютерна модель колапсу хмари частинок, що випаровуються. Показано послідовні фази фрагментації хмари (а – г) та утворення подвійної системи (д – е). У розрахунку використовувалися реальні параметри, що характеризують систему Земля - Місяць: кінетичний момент K = 3.45 1034 кг м 2 с -1; загальна маса Землі та Місяця M = 6.05 10 24 кг, радіус твердого тіла з загальною масоюЗемлі та Місяця Rc = 6.41 10 6 м; гравітаційна постійна "гама" = 6.67 10 -11 кг -1 м 3 с -2; початковий радіус хмари R0 = 5.51 Rc; число розрахункових частинок N = 10 4 значення потоку випаровування 10 -13 кг м -2 с -1 відповідає приблизно 40% випаровування маси частинок з розміром хондри порядку 1 мм протягом 10 4 - 10 5 років. Зростання температури умовно показане зміною кольору від синього до червоного.
Таким чином, запропонована динамічна модель пояснює можливість виникнення подвійної системи Земля – Місяць. При цьому випаровування призводить до втрати летких елементів за умов практично закритої системи, що забезпечує відсутність помітного ізотопного ефекту.
Проблема дефіциту заліза
Пояснення дефіциту заліза на Місяці порівняно із Землею (і первинною космічною речовиною – кутистими хондритами) свого часу стало найпереконливішим аргументом на користь імпактної гіпотези. Щоправда, і тут у імпактної гіпотези є труднощі. Справді, Місяць містить менше заліза, ніж Земля, але більше, ніж земна мантія, з якої, як вважається, вона утворилася. Можливо, Місяць успадкував додатково залізо ударника. Але тоді вона має бути збагачена не тільки залізом щодо земної мантії, а й сидерофільними елементами (W, P, Mo, Co, Cd, Ni, Pt, Re, Os та ін), що супроводжують залізо. У розплавах залізо-силікат вони приєднуються до залізної фази. Тим часом Місяць збіднений сидерофільними елементами, хоча в ньому більше заліза, ніж у земній мантії. У останніх моделяхЩоб погодити ударну гіпотезу зі спостереженнями, все більше збільшують масу ударника, що зіткнувся з Землею, і робиться висновок про його переважний внесок до складу речовини Місяця. Але тут виникає нове ускладнення імпактної гіпотези. Речовина Місяця, як випливає з ізотопних даних, строго споріднена з речовиною Землі. Дійсно, ізотопні склади зразків Місяця і Землі лежать на одній лінії в координатах 18 Про і 17 Про (ставлення ізотопів кисню 17 O і 18 O до 16 O). Так поводяться зразки, що належать одному й тому ж космічному тілу. Зразки інших космічних тіл займають інші лінії. Доки Місяць вважався мантії, що утворилася з речовини, збіг ізотопних характеристик свідчив на користь цієї гіпотези. Однак, якщо речовина Місяця істотно утворена з речовини невідомого небесного тіла, збіг ізотопних характеристик вже не підтримує ударну гіпотезу.
Мал. 5 – Порівняльний вміст заліза (Fe) та окису заліза (FeO) у Землі та Місяці.
Мал. 6 - Діаграма відносин ізотопів кисню 17 Про і 18 Про (δ 17 Про і 18 Про - величини, що характеризують зрушення ізотопних відносин кисню 17 Про/ 16 Про і 18 Про/ 16 Про відносно прийнятого стандарту SMOW). На цій діаграмі зразки Місяця та Землі лягають на загальну лінію фракціонування, що вказує на генетичну спорідненість їх складу.
Надбідненість Місяця летючими елементами та роль випаровування в динаміці формування системи Земля – Місяць дозволяють зовсім інакше витлумачити проблеми дефіциту заліза.
На підставі нашої моделі належить з'ясувати, як виникає збідненість Місяця залізом, і чому Місяць збіднений залізом, а Земля – ні, при тому, що в результаті фрагментації виникають два аналогічні за умов утворення тіла.
Лабораторні експерименти показали, що залізо теж відносно летючий елемент. Якщо випаровувати розплав, який має первинний хондритовий склад, то після випаровування найлегше летючих компонентів (з'єднань вуглецю, сірки та ряду інших) почнуть випаровуватися лужні елементи (K, Na), а потім настане черга заліза. Подальше випаровування призведе до випаровування Si, за ним Mg. Зрештою, розплав збагатиться найбільш важко летючими елементами Al, Ca, Ti. Перелічені речовини належать до породоутворюючих елементів. Вони входять до складу мінералів, що становлять основну масу (99%) порід. Інші елементи утворюють домішки та другорядні мінерали.
Мал. 7 – Після утворення двох гарячих зародків (червоні плями), значна частина холоднішого (зелений та синій колір) матеріалу вихідної хмари частинок залишається в навколишньому просторі (розміри частинок збільшені).
Примітка: Ядро Землі (врахована його маса, що становить 32% маси планети) містить, крім заліза, нікель та інші сидерофільні елементи, а також до 10% домішки легких елементів. Це можуть бути кисень, сірка, кремній, з меншою ймовірністю – домішки інших елементів. Дані для Місяця взяті за С. Тейлор (1979). Оцінки складу Місяця сильно варіюють у різних авторів. Нам видається, що оцінки С. Тейлора найбільш обґрунтовані (Галімов, 2004).
Місяць збіднений Fe і збагачений важко летючими елементами: Al, Ca, Ti. Вищий вміст Si і Mg у складі Місяця – це ілюзія, викликана дефіцитом заліза. Якщо втрата летких обумовлена процесом випаровування, то лише найважче летких елементів залишиться незмінним стосовно вихідному складу. Тому, щоб порівняти між хондритами (CI), Землею і Місяцем, слід віднести всі концентрації до елемента, зміст якого передбачається незмінним.
Тоді чітко виявляється збідненість Місяця як залізом, а й кремнієм і магнієм. Виходячи з експериментальних даних, цього слід очікувати при суттєвій втраті заліза у процесі випаровування.
А. Хашимото (1983) випаровував розплав, який спочатку мав хондритовий склад. Аналіз його експерименту виявляє, що при 40% випаровування залишковий розплав набуває складу, майже аналогічний місячному. Таким чином, склад Місяця, у тому числі дефіцит заліза, що спостерігається, можуть бути отримані при утворенні супутника Землі з первинної хондритової речовини. І тоді немає потреби в гіпотезі катастрофічного удару.
Асиметрія зростання зародків Землі та Місяця
Залишається друге із заданих вище питань – чому Земля не збіднена залізом, а також кремнієм і магнієм так само, як і Місяць. Відповідь на нього вимагала вирішення ще одного комп'ютерного завдання. Насамперед, зазначимо, що після фрагментації і утворення в хмарі двох гарячих тіл, що колапсує, залишається велика кількість речовини в навколишній хмарі частинок. Навколишня маса речовини залишається холодною порівняно з високотемпературними консолідованими зародками.
Мал. 8 – Комп'ютерне моделювання показує, що більший із зародків (червоний колір), що утворилися, розвивається набагато швидше і акумулює велику частину залишилася вихідної хмари частинок (синій колір).
Спочатку обидва фрагменти, як той, який мав стати Місяцем, так і той, який мав стати Землею, були збіднені летючими і залізом практично однаковою мірою. Однак комп'ютерне моделювання показало, що якщо один із фрагментів виявився (випадково) дещо більшою масою, ніж інший, то подальша акумуляція речовини протікає вкрай асиметрично. Зародок більшого розмірузростає набагато швидше. Зі збільшенням різниці в розмірах лавиноподібно зростає відмінність швидкостей акумуляції речовини з частини хмари, що залишилася. В результаті зародок меншого розміру лише трохи змінює свій склад, у той час як зародок більшого розміру (майбутня Земля), акумулює практично всю первинну речовину хмари і в кінцевому рахунку набуває склад, дуже близький до складу первинної хондритової речовини, за винятком найбільш летких компонентів, безповоротно залишають хмару, що колапсує. Зауважимо вкотре, що втрата летких елементів у разі відбувається за рахунок випаровування у просторі, а й за рахунок вичавлювання залишкового пара колапсуючим хмарою.
Таким чином, запропонована модель пояснює надзбідненість Місяця летючими і дефіцит заліза в ньому. Головна особливість моделі - введення в розгляд фактора випаровування, причому в умовах, що виключають або зводять до малих величин фракціонування ізотопів. Цим долається фундаментальна складність, з якою стикається гіпотеза мегаімпакту. Фактор випаровування вперше дозволив отримати математичне рішення розвитку подвійної системи Земля – Місяць за реальних фізичних параметрів. Ми вважаємо, що запропонована нами нова концепція походження Місяця з первинної речовини, а не з мантії Землі, краще узгоджується з фактами, ніж американська гіпотеза мегаімпакту.
Майбутні завдання
Хоча відповіді на багато питань було отримано, ще чимало їх залишається, і постає нова велика проблема. Вона полягає у наступному. Ми у своїх розрахунках виходили з того, що Земля та Місяць, принаймні їхні зародки розміром 2–3 тис. км, виникли з хмар частинок. Тим часом існуюча теорія акумуляції планет визначає освіту планетних тіл як результат зіткнення твердих тіл (планетезималей) спочатку метрового, потім кілометрового, стокілометрового і т.д. розмірів. Отже, наша модель вимагає, щоб протягом ранньої стадії розвитку протопланетного диска в ньому виникали і росли майже планетарні маси великі згущення пилу, а не ансамбль твердих тіл. Якщо це справді так, то мова йдеяк про моделі походження системи Земля – Місяць, а й необхідності перегляду теорії акумуляції планет загалом.
Залишаються питання щодо наступних аспектів гіпотези:
- необхідний більш детальний розрахунок температурного профілю в хмарі, що колапсує, суміщений з термодинамічним аналізом розподілу елементів в системі частка - пара на різних рівнях цього профілю (поки це не зроблено, модель залишається швидше якісною гіпотезою);
- слід отримати суворіший вираз для газодинамічного відштовхування з урахуванням локального характеру дії цієї сили на відміну гравітаційного взаємодії.
- в моделі залишено осторонь питання про вплив Сонця, довільно обраний радіус диска та не розглянуто деформуючий вплив зіткнення згущень при формуванні диска.
- для отримання суворішого рішення важливо було б перейти до тривимірної постановки завдання і збільшити число модельних частинок;
- необхідно розглянути випадки формування подвійної системи з протодиску меншої маси, ніж сумарна маса Землі та Місяця, оскільки цілком ймовірно, що процес акумуляції відбувався у дві стадії – на ранній стадії – колапс пилового згущення з утворенням подвійної системи, а на пізній стадії – додаткове зростання за рахунок зіткнення твердих тіл, що утворилися на той час у Сонячній системі;
- у динамічній частині нашої моделі залишається не розробленим питання про причину високого значенняпочаткового моменту обертання системи Земля – Місяць та помітного нахилу осі Землі до площини екліптики, тоді як гіпотеза мегаімпакту таке рішення пропонує.
Відповіді на ці питання значною мірою залежать від загального вирішення згаданої вище проблеми еволюції згущень у протопланетному навколосонячному газопиловому диску.
Нарешті, слід пам'ятати, що гіпотеза передбачає деякі елементи гетерогенної акреції (пошарове формування небесного тіла), щоправда у сенсі, протилежному прийнятому. Прибічники гетерогенної акреції припускали, що з планет спочатку тим чи іншим способом утворюється залізне ядро, та був вже наростає переважно силікатна оболонка мантії. У нашій моделі спочатку виникає зародок, збіднений залізом, і лише наступна акумуляція приносить збагачений залізом матеріал. Зрозуміло, це істотно видозмінює процес формування ядра і пов'язані з ним умови фракціонування сидерофільних елементів та інші геохімічні параметри. Таким чином, запропонована концепція відкриває нові аспекти дослідження в динаміці формування сонячної системи та геохімії.
Якщо з вами стався незвичайний випадок, ви побачили дивну істоту чи незрозуміле явище, вам наснився незвичайний сон, ви побачили в небі НЛО або стали жертвою викрадення прибульців, ви можете надіслати нам свою історію і вона буде опублікована на нашому сайті. .
На початку цього тижня вчені-астрофізики з Інституту геофізики Парижа спростували версію походження Місяця, яка досі вважалася найвірогіднішою. Згідно з цією гіпотезою, приблизно 4,5 мільярда років тому зовсім ще юна Земля зіткнулася з протопланетою Тейєй, внаслідок чого утворився Місяць.
Комп'ютерні симуляції, проведені фахівцями, поставили під сумнів цю версію, а заразом і багато інших уявлень про походження найближчого до Землі космічного тіла.
Редакція «СВІТ 24»обрала основні версії походження супутника та разом із фахівцями зважила «за» та «проти» популярних гіпотез.
Версія №1: одне гігантське зіткнення
Модель ударного формування Місяця залишалася домінуючою в науці останні три десятиліття. Астрофізики прийняли її майже одноголосно після того, як у грудні 1972 року місячний модуль корабля «Аполлон-17» під час останньої висадки на супутник доставив Землю понад 110 кг місячних порід.
Аналіз хімічного та ізотопного складу ґрунту привели вчених до думки про те, що на ранньому етапі формування Сонячної системи Земля могла зіткнутися з великим небесним тілом – протопланетою, габарити якої були пропорційні сьогоднішньому Марсу, тобто приблизно 10,7% від маси Землі.
«Для обох небесних тіл ця подія була катастрофічною, і матеріал, який був викинутий внаслідок цього зіткнення, багато тисячоліть частково залишався на орбіті Землі, через що внаслідок еволюційного стиску і утворився земний супутник», - розповідає доктор фізико-математичних наук. , старший науковий співробітник Інституту космічних досліджень РАН Олександр Родін.
Імена небесним тілам за традицією надаються грецькі, міфологічні. Тому гіпотетична протопланета отримала назву на честь однієї із сестер-титанід Тейї, яка, за віруваннями стародавніх греків, була матір'ю Селени (Луни). Зв'язок між Землею і супутником виявився настільки сильним, що з часом Місяць почав викликати на Блакитній планеті припливи та відливи.
Це у свою чергу сформувало на мокрій тверді умови для появи перших елементів біологічного життя (нуклеотидів) із найпростіших азотистих сполук, суміші фосфату та вуглеводів. Так під впливом місячної активності та сонячного світла на земної поверхніутворилася перша «лабораторія» на формування майбутнього життя.
На користь теорії мегавибуху говорить той факт, що ядро земного супутника надто мало для планети, яка сформувалася одночасно із Землею (радіус ядра Місяця близько 240 кілометрів). Крім того за своїм складом Місяць куди однорідніший за нашу планету. Начебто все схиляло вчених до тієї точки зору, що причина народження Місяця протокрасуня Тейя.
Підозри у справедливості такої гарної гіпотези виникли в астрономів Паризького інституту геофізики. Бентежили хімічні склади земної мантії та місячного ґрунту. Щось там було не так. В результаті паризькі астрономи запустили багаторічний експеримент, який щойно завершився.
Протягом цього експерименту вони провели 1700000000 комп'ютерних симуляцій зіткнення Землі і Тейї і з'ясували, що маса гіпотетичного небесного тіла, з яким зіткнулася Земля, не могла становити більше 15% від маси нашої планети.
В іншому випадку, земна мантія містила б у рази більше нікелю та кобальту, а з місячного ґрунту вже давно випарувалися б легкі ізотопи радіоактивних елементів, які присутні в ній зараз, наприклад, ізотоп гелію-3.
Версія №2: теорія множинних бомбардувань
"Останнє дослідження французів підтверджує припущення про те, що зіткнення було не одне - їх було безліч, - пояснює доктор Родін, - Майбутній матеріал для формування супутника накопичувався мільйони років на земній орбіті, а самі тіла-бомбардувальники були набагато меншими, ніж гіпотетична Тейя" .
Однак, на думку вченого, епохального перевороту це відкриття не зробило. Останні десятиліття Місяць залишається не тільки найбільш вивченим, а й об'єктом Сонячної системи, що найактивніше вивчається. Щорічно в розпорядження вчених надходять нові і нові дані, які спростовують ту чи іншу з існуючих гіпотез.
«Комп'ютерні симуляції допомагають нам лише змоделювати ті чи інші умови. Приблизно так само працюють метеорологи, визначаючи погоду найближчим часом. Але ми чудово розуміємо, що навіть прогноз на завтра і той може бути невірним. Що ж говорити про такі глобальні події, як зародження живої матерії, формування Місяця чи Землі», - наголосив учений.
З ним згоден і доктор фізико-математичних наук, завідувач відділу дослідження Місяця та планет інституту ім. П. К. Штернберга МДУ Володимир Шевченко.
За його словами, французьких астрофізиків на кілька років випередив російський вчений, директор Інституту геохімії імені В. І. Вернадського Ерік Галімов, який проаналізував гіпотезу про протопланет Тейє і одним із перших у світовій науці зміг аргументовано її спростувати. Щоправда, суто теоретично. Тепер його теорія одержала експериментальне підтвердження.
Версія №3: «сестринська» гіпотеза
Гіпотеза, до якої сьогодні схиляється багато російських учених, звучить так: Місяць і Земля сформувалися відносно одночасно з єдиної газопилової хмари. Це сталося близько 4,5 млрд. років тому, що підтверджують дані радіоізотопного датування метеоритних зразків, так званих хондритів.
«Зародок» Землі притягнув до себе максимальну кількість частинок в зоні їх доступності, а з фрагментів, що залишилися, на орбіті сформувався менший за розмірами, але схожий по хімічного складусупутник.
«Ця теорія знімає сумнівні питання щодо геохімічних показників місячного ґрунту, – пояснює Володимир Шевченко. - Якби мегаудар мав місце, Місяць мав би містити ту ж речовину, з якої Земля складалася на момент і була б значно більше схожа на Землю, ніж зараз», - резюмує професор.
Щоправда, така гарна гіпотеза про спільну хмару-прародителя багато чого не пояснює. Наприклад, чому місячна орбіта не лежить у площині земного екватора і чому її залізно-нікелеве ядро сформувалося настільки мініатюрним порівняно з нашим.
Версія №4: планета-полонянка, або «подружня» гіпотеза
Одна з найцікавіших гіпотез, які мають при цьому найменше доказів, - гіпотеза про те, що Місяць спочатку утворився як незалежна планета Сонячної системи. Внаслідок відхилення небесного тіла від орбіти (так званих пертурбацій) планета, так би мовити, "збилася з курсу" і вийшла на еліптичну орбіту, що перетинається із Землею.
При одному зі зближень Місяць потрапив у поле дії земної гравітації і перетворився на її супутник.
Американських астрономів під керівництвом Томаса Джексона Сі ця теорія зацікавила не з академічних міркувань. Справа в тому, що легенди стародавнього африканського народу наздогіноповідали про часи, коли на нічному небі ще не було другого світила – Місяця.
Незважаючи на те, що теорія не вписувалася в «Велику трійку» академічних гіпотез про походження супутника, її всерйоз обговорювала група вчених під керівництвом Сергія Павловича Корольова при проектуванні автоматичної станції, що спускається.
Вченим треба було «наосліп» вирішити, яким чином було сформовано Місяць. Від їхніх висновків залежав успіх прилуження станції. Адже якщо Місяць обертається навколо Землі мільярди років, без щільної атмосфери на її поверхні повинен був накопичитися багатометровий шар пилу, що обпадає з космосу.
Якщо це справді так, станція, призначена для посадки на Місячну твердь, просто потонула б.
Припущення, що Місяць був захоплений Землею порівняно недавно, вченим явно подобалося більше. У цьому випадку її поверхня мала бути все ще твердою. Тому апарат для посадки вирішили розраховувати саме на цей сценарій.
Щоправда, протиріч цієї теорії більше, ніж в інших версій походження супутника. Наприклад, чому в ізотопів кисню на Місяці та Землі спостерігається така ідентичність?
Або чому Місяць обертається в одному напрямку із Землею, тоді як місяці, захоплені Юпітером - Іо, Європа, Ганімед і Каллісто - обертаються в ретроградному, тобто протилежному від Юпітера напрямку.
Тим не менш, навіть щодо «складні» і «привабливі» гіпотези не дають точного опису того, як саме на земному небосхилі виникло нічне світило. Втім, такі нестикування спостерігаються при описі будь-якого іншого фізичного явища такого масштабу, зазначає Олександр Родін.
Кожне нове відкриття, навіть проведене в земних умовах, може будь-якої миті поставити під сумнів будь-яку «усталену» в науці гіпотезу. Навіть про походження Землі – не те що її супутника.
Надія Серьожина
> > > Як утворився Місяць
Дізнайтесь, як з'явився Місяць- Єдиний супутник Землі. Опис теорій створення Місяця з фото: захоплення, масштабний удар та одночасна поява із Землею.
Після того, як наша зірка Сонце пролила світло, почали формуватись планети. А ось Місяць вирішив зачекати ще кілька мільйонів років. Як вона сформувалася? Є теорії: масштабний удар, одночасна поява та захоплення. Давайте уважніше розглянемо історію Місяця.
Теорії освіти Місяця
Масштабний удар
Це головна ідея, яка має найбільше прихильників. Земля з'явилася з пилової та газової хмари. Тоді Сонячна система являла собою справжнє поле бою, в якому об'єкти постійно стикалися, зливалися та змінювали орбіту. Один із них потрапив до Землі, яка саме сформувалася.
Ударний об'єкт розміром із Марс називають Тейя. При зіткненні від нашої планети відокремилися шматки кори. Гравітація почала притягувати їх, доки утворився цілісний об'єкт. Це пояснює, чому Місяць створений з більш легких елементів, а також має меншу щільність, ніж Земля. Коли матеріал сконцентрувався навколо залишків ядра Тейї, то затримався біля поверхні земної екліптики.
Спільне формування
Планети та супутник можуть формуватися одночасно. Тобто гравітація змушувала шматочки згущуватися і паралельно створювалися два об'єкти. У такому разі, супутник матиме схожий із планетою склад і перебуватиме неподалік. Але Місяць все ж таки менш щільний, чого не повинно бути, якщо вони з'явилися з однаковими важкими елементами в ядрі.
Захоплення
Стосовно історії Місяця є думка, що земна гравітація могла схопити тіло, що пролітає повз (так було з марсіанськими Фобосом і Деймосом). Скелясте тіло могло сформуватися в іншому місці нашої системи і втягнулося в земну орбіту. Ця теорія пояснює різницю у складах. Але й тут є нестиковки, адже зазвичай такі об'єкти мають дивну форму, а не сферичну. Та й орбітальний шлях не вбудовується в екліптику.
Хоча дві останні теорії пояснюють деякі моменти, але вони все ж таки ігнорують безліч важливих питань. Тому перше припущення є найкращою моделлю появи супутника. Тепер ви більше знаєте про те, як з'явився Місяць.
Ми вже звикли до того, що бачимо на небі Місяць. Більшість людей вважає, що вона існувала з часів появи Землі як наш постійний супутник, але думка вчених, а також деякі факти змушують задуматися щодо цієї теорії?
Чи завжди насправді був Місяць як наш природний супутник чи може він з'явився потім? Може її взагалі збудували?
Вперше про теорію штучного Місяця я прочитав ще в дитинстві в журналі «Наука і життя». Коли з'явився Інтернет, стало простіше. Цю теорію розвинули і багато разів «круто» обґрунтовували наші радянські вчені.
У 1968 році з'являється стаття в газеті "Комсомольська правда", далі в журналі "Радянський Союз", далі дуже серйозне дослідження та наукова книга М.В. Васильєва " Вектори майбутнього " (М., 1971). Роботи вчених Хвастунова та Щербакова, серія статей у «Науці та Житті». Це взагалі була дуже серйозна теорія, яка ледь-ледь не «дотягувала» до офіційного визнання в СРСР і в американців.
Так, у 1969 році, перш ніж перший астронавт Ніл Армстронг опустився на Місяць, на його поверхню було скинуто використані паливні ємності безпілотних кораблів, які здійснювали розвідувальні польоти. Тоді тут залишили і сейсмограф. Незабаром цей прилад почав передавати в Х'юстон інформацію про коливання місячної кори.
Виявилося, що удар 12-тонного вантажу об поверхню нашого супутника викликав локальний "місяць". Багато астрофізиків припустили, що під скелястою поверхнею знаходилася металева шкаралупа, що оточує ядро Місяця. Аналізуючи швидкість поширення сейсмохвиль у цій нібито металевій шкаралупі, вчені вирахували, що її верхня межа розташована на глибині близько 70 кілометрів, а сама шкаралупа має приблизно таку саму товщину.
Тоді один з астрофізиків стверджував, що всередині Місяця може знаходитись величезний, майже порожній простір об'ємом 73,5 мільйона кубічних кілометрів.
Так з'явилися наукові факти, що Місяць порожній. Але що ще цікавіше, так це те, що існує безліч свідчень та фотографій механізмів на Місяці, які підтримують її роботу. Ретельні перевірки цих фотографій неодноразово підтвердили їхню справжність.
І це лише офіційна наука! А є ще й теософія, окультні науки.
Якщо ми подивимося як зображували Місяць у давнину, то загадки лише додадуться. Місяць зображували порожнім з Богами всередині нього. Сумніваюся, що тоді люди мали уявлення про те, що таке космічний корабельа тому зображували так, як це розуміли в рамках своїх уявлень про світ.
Виходячи з наявної інформації, можна стверджувати, що в сонячній системі були катастрофи планетарного масштабу, одна з яких «перебудувала» сонячну систему.
Можливо так, Венера втратила супутник Меркурій, а Земля щось набула? Наприклад, Місяць?
Адже судячи з уцілілих даних до великого потопу (який міг виникнути якраз після планетарної катастрофи) Місяця у давнину на небі не було!
Але якщо Місяць це не штучне тіло, то як можна пояснити такі факти:
1. Неправдоподібна кривизна поверхні Місяця
2. Місячні кратери не глибші за 4 км, хоча за силою удару метеорити повинні були доходити до 50 км, а значить поверхня дуже міцна.
3. Географічна асиметрія. Розташування "місячних морів". 80% з них знаходиться на видимому боці Місяця, в той час як «темна» сторона Місяця має набагато більше кратерів, гір та елементів рельєфу.
4. Тяжіння на поверхні місяця не є однорідним
5. Щільність нашого супутника становить 60% від густини Землі. Цей фактразом із різними дослідженнями доводить що Місяць - це порожній об'єкт.
Виникає питання. Якщо Місяць штучний, але навіщо тоді його збудували?
Всі відстані між планетами в нашій сонячній системі підпорядковуються правилу Тіціуса - Боде і розраховуються за формулою, в результаті якої виходить така таблиця:
При цьому виходить, що за формулою після Марса має бути ще одна планета, але за фактом її там немає, а є лише пояс астероїдів. Так з'явилася дуже правдоподібна теорія про планету Фаетон, яка колись існувала між Марсом та Юпітером, але потім була зруйнована внаслідок трагедії космічного масштабу.
Ймовірно одного разу було сильне зіткнення планети (умовно називатиму її фаетон) та іншого космічного тіла, в результаті якого від планети залишився лише пояс астероїдів, найближчий сусід – Марс втратив атмосферу. кисневою планетою) і «замерз» (на Марсі в давнину була вода, придатна для живих організмів, та й зараз вода була також виявлена)
У підручнику у розділі «Утворення сонячних систем» сказано:
«Очевидно, під час космічної катастрофи, яка сталася внаслідок зіткнення двох великих космічних тіл, утворилася величезна кількість уламків, що розлітаються з місця катастрофи у різні боки. Мабуть, планети в цей час були розташовані на орбіті так, що найближче до місця катастрофи виявився Сатурн, який і прийняв на себе більшу частину уламків. Дещо дісталося при цьому і Юпітеру з Ураном (залежно від їхнього становища в цей час на орбіті).»
Напевно, дісталося і Землі, враховуючи, що вона розташована перед Марсом. Чи не тому вийшов всесвітній потоп, про який складають легенди? Можна не вірити тому, що написано в біблії, проте, виявляється згадки про великий потоп зустрічаються у багатьох культур. У тому числі, згідно з дослідженнями Дж. Дж. Фрезера, виявлено сліди оповідей з подібним сюжетом у: Вавилонії, Палестині, Сирії, Вірменії, Фрігії, Індії, Бірмі, В'єтнамі, Китаї, Австралії, Індонезії, Філіппінах, Андаманських островах, Тайвані, Камчатці , Нова Гвінея, острови Меланезії, Мікронезії та Полінезії. Люди в різних місцяхнавіть ті люди, які жодного разу в житті не бачили океану, зберігають історії з покоління в покоління, які говорять про всесвітній потоп. Що це? Невже збіг?
Але є й наукові, геологічні докази цієї події. Доктор геології Террі Мортенсон каже:
1. Ми бачимо викопні останки морських тварин на найвищих горах. У Гімалаях, Андах, У скелястих горах. Всюди є відбитки раковин. Як вони потрапили туди? І як вони опинилися на верхівках найвищих гір?
2. Масивні відкладення осадових порід. Ми бачимо це особливо яскраво у великому каньйоні на заході США. По всій особі землі ми бачимо ці осадові відкладення. Вони дуже товсті, широкі і іноді розтягуються на десятки тисяч квадратних кілометрів. Усе це свідчить про те, що опади випадали дуже великий території одночасно.
3. Ми бачимо ерозію в певних шарах ґрунту, який проходив набагато інтенсивніше ніж зараз. На всій поверхні землі ми бачимо сліди ерозії. Обриви, долини. Однак, коли ми дивимося на шари геологічних порід, то вони схожі на стопку млинців. Між цими шарами відсутні сліди ерозії.
Іншими словами, потоп був і цілком можливо, що його причинами стала катастрофа, що зруйнувала Фаетон. Але навіть якщо вдасться повністю довести, що Місяць зроблений штучно ми не відповімо на запитання: «Навіщо треба було робити таку грандіозну споруду?». А ось поміркувати на цю тему можна!
Розглянемо найбільш можливі варіанти появи Місяця:
1) Вона сформувалася спочатку із Землею. Але якщо Місяць і Земля формувалися разом, одночасно з усією Сонячною системою, у Місяця так само, як і у Землі, має бути більше залізного ядра;
2) Це один із уламків зруйнованої планети, який «притягнула» Земля, але Земне тяжіння не здатне притягнути і утримати таке велике тіло як у Місяця. Або Земля зіткнулася під кутом 23 градуси з чимось за розмірами, що можна порівняти з Марсом. Так чи інакше в результаті зіткнення ми отримали Місяць, Правда якимось незбагненним чином вона стала порожнистою;
3) Якщо використовувати принцип аналогії, то на думку спадає балансування колеса. Припустимо, у Вас є нові диски на колеса, які ідеально збалансовані, але тут на вашому шляху зустрічається яма! Удар і ми маємо погнутий диск, центр тяжкості якого зміщений. Навіть для колеса (14 дюймів) дисбаланс всього в 20 грамів при швидкості руху автомобіля 100 км/год, за навантаженнями еквівалентний ударам кувалди вагою 3кг, що б'є по колесу (взяв із довідників по авторемонту), а що тоді говорити про планету?
Для вирівнювання центру ваги колеса використовують спеціальний вантаж зі свинцю або цинку, який прикріплюється на колесо, додаючи вагу.
А чому б для рівноваги руху планет не використати той самий принцип?
Сталася катастрофа, змістилися орбіти деяких планет. Для вирівнювання орбіт у Венери прибрали Меркурій, а Землі додали Місяць так само, як роблять балансування коліс, але тільки в космічних масштабах.
Хтось (а отже цей хтось є і за технологіями та розумом явно перевершує людей) спеціально підібрав її вагу і розмістив саме там, де вона потрібна для нормального руху Землі, адже варто прибрати Місяць і Земля почне обертатися в довільних площинах, вона втратить стабільність, до того ж можливо зміститися її орбіта.
Хтось спеціально побудував Місяць як «вантаж» для вирівнювання орбіти Землі і навіть досі контролює її становище (щоб нічого не збилося), утримує від обертання (Луна завжди повернута однією стороною до Землі) і т.д.
Можна знайти безліч документального відео в інтернет про постійні польоти НЛО як на самому Місяці, так і в різних напрямках від і до Місяця
Хтось постійно летить з Місяця, потім прилітає на нього, влітаючи всередину кратерів. Невідомі будови та конструкції, виявлені на нашому супутнику, більше нагадують деталі механізму, ніж природні формування.
Існує ще одна теорія (нібито йде з Арійських Вед), то свого часу у Землі було три супутники, але потім через війну два підірвали і залишилася тільки Місяць, який ми її знаємо. Ця версія широко обговорюється на просторах інтернету. Прихильникам цієї версії хотілося б сказати таке:
1) Завжди слід перевіряти джерела інформації. Якщо на біблію можна послатися як на історичний документ, який написав досить давно, але коли були написані знання невідомо. Взагалі саме існування арійських вед штука загадкова, а джерело м'яко кажучи сумнівне. Вперше опубліковані лідером секти старовірів О.Хіневичем у 1990 році та перекладені ним особисто з мови, яку знає лише вона. Згодом сюди приєднався Трехлєбов і відомий гуру містицизму Левашов.
2) Вибух супутника типу Місяця у безпосередній близькості від планети за ідеєю повинен викликати куди гірші наслідки, ніж глобальний потоп
3) де уламки від підірваних 2-х Місяць літаючі в космосі? Чи їх все притягла Земля?
Ну а вам яка версія більше подобається?
9 квітня 2015, 21:58Ми вже звикли до нашого єдиного природного супутника, який невпинно облітає нашу планету кожні 28 днів. Місяць домінує в нашому нічному небі, з давніх часів він торкався людей найпоетичніші струни душі. Хоча за останні кілька десятиліть запропоновано нові розуміння багатьох місячних таємниць, велика кількість невирішених питань все ще оточують наш єдиний природний супутник.
Порівняно з іншими планетами нашої сонячної системи і шлях орбіти і розмір нашого Місяця є досить значними аномаліями. Інші планети, звісно, теж мають супутники. Але планети зі слабким гравітаційним впливом, як, наприклад, Меркурій, Венера і Плутон, їх немає. Місяць становить одну чверть розміру Землі. Порівняйте це з величезним Юпітером або Сатурном, у яких кілька порівняно невеликих супутників (місяць Юпітера становить 1/80 його розміру), і наш Місяць, здається, досить рідкісне космічне явище.
Ще одна цікава деталь: відстань від Місяця до Землі досить невелика, і за видимими розмірами Місяць дорівнює нашому Сонцю. Цей цікавий збіг найбільш очевидний під час повних сонячних затемнень, коли Місяць повністю закриває нашу найближчу зірку.
Нарешті, майже ідеальна кругова орбіта Місяця відрізняється від орбіт інших супутників, які мають тенденцію до еліптичної форми.
Гравітаційний центр Місяця майже на 1800 м ближче до Землі, ніж її геометричний центр. За таких значних розбіжностей вчені досі що неспроможні пояснити, як Місяць примудряється зберегти свою майже ідеально кругову орбіту.
Гравітаційне тяжіння на Місяці не є однорідним. Екіпаж на борту Apollo VIII під час прольоту біля місячного океану зауважив, що гравітація Місяця має різкі аномалії. У деяких місцях гравітація, здається, таємниче посилюється.
Проблема походження Місяця обговорюється у науковій літературі вже понад сто років. Її рішення має значення для розуміння ранньої історії Землі, механізмів формування Сонячної системи, походження життя.
Першелогічне пояснення походження Місяця було висунуто XIX в. Джордж Дарвін, син Чарлза Дарвіна, автора теорії природного відбору, був відомим та авторитетним астрономом, який ретельно вивчав Місяць і в 1878 р. виступив із так званою теорією поділу. Очевидно, Джордж Дарвін був першим астрономом, який встановив, що Місяць віддаляється від Землі. На основі швидкості розбіжності двох небесних тіл Дж. Дарвін припустив, що колись Земля та Місяць становили єдине ціле. Далеко ця розплавлена в'язка сфера дуже швидко оберталася навколо своєї осі, здійснюючи один повний оборот приблизно за п'ять з половиною годин.
Дарвін припустив, що надалі припливна дія Сонця стала причиною так званого поділу: шматок розплавленої Землі розміром з Місяць відокремився від головної маси і зрештою зайняв своє становище на орбіті. Ця теорія виглядала цілком розумно і стала чільною на початку XX ст. Вона зазнала серйозної атаки лише в 1920-х, коли британський астроном Гарольд Джефріс показав, що в'язкість Землі в напіврозплавленому стані перешкоджала б виникненню досить потужної вібрації, яка могла б призвести до поділу двох небесних тіл.
Друга теорія, яка колись переконала ряд фахівців, називалася акреційною теорією. Вона говорила, що навколо Землі, що вже сформувалася, поступово акумулювався диск із щільних частинок, що нагадує кільця Сатурна. Передбачалося, що частки цього диска зрештою об'єдналися і утворили Місяць.
Існує кілька причин, з яких таке пояснення може бути задовільним. Однією з головних є кутовий момент руху системи Земля – Місяць, який ніколи не став би таким, як він є, якби Місяць утворився з акреційного диска. Існують також труднощі, пов'язані з утворенням океанів розплавленої магми на новонародженому Місяці.
Третя теоріяпро походження Місяця з'явилася приблизно в той час, коли були запущені перші зонди місячні; вона отримала назву теорії цілісного захоплення. Передбачалося, що Місяць виник далеко від Землі і став блукаючим небесним тілом, яке було захоплене земним тяжінням і вийшло на орбіту навколо Землі.
Тепер ця теорія теж вийшла з моди з кількох причин. Співвідношення ізотопів кисню в гірських породах Землі і Місяці переконливо доводить, що вони з'явилися однією відстані від Сонця, чого могло бути у разі, якби Місяць сформувалася іншому місці. Існують також непереборні труднощі у спробі побудови моделі, відповідно до якої небесне тіло розміром із Місяць могло б вийти на стаціонарну орбіту навколо Землі. Такий величезний об'єкт не міг акуратно «підпливти» до Землі на малій швидкості, наче супертанкер, що швартується до пристані; він майже неминуче повинен був врізатися в Землю на великій швидкості або пролетіти поряд з нею і рушити далі.
На середину 1970-х всі попередні теорії формування Місяця з тієї чи іншої причини зіткнулися з труднощами. Це призвело до створення практично немислимої ситуації, коли уславлені експерти могли публічно визнати, що вони просто не знають, як або чому Місяць опинився на своєму місці.
З цієї невизначеності народилася нова теорія, яка в даний час вважається загальноприйнятою, незважаючи на деякі серйозні питання. Вона відома як теорія великого зіткнення.
Ідея виникла у Радянському Союзі в 60-х роках. у російського вченого B.C. Савронова, який розглядав можливість виникнення планет з мільйонів астероїдів різного розміру, які називають планетзималями.
У результаті незалежного дослідження Хартманн разом із колегою Д.Р. Девіс припустив, що Місяць утворився в результаті зіткнення двох планетних тіл, одним з яких була Земля, а іншим - блукаюча планета, що розміром не поступалася Марсу. Хартман і Девіс вважали, що дві планети зіткнулися специфічним чином, внаслідок чого відбулися викиди речовини з мантії обох небесних тіл. Ця речовина була викинута на орбіту, де поступово об'єдналося та ущільнилося для формування Місяця.
Нова інформація, отримана шляхом детального вивчення зразків з Місяця, майже підтвердила теорію зіткнення: 4,57 мільярда років тому протопланета Земля зіштовхнулася з протопланетою Тейя. Удар прийшовся не центром, а під кутом (майже за дотичною). В результаті більша частина речовини об'єкта, що ударився, і частина речовини земної мантії були викинуті на навколоземну орбіту.
З цих уламків зібралася прото-Луна і почала звертатися орбітою з радіусом близько 60 000 км. Земля, в результаті удару, отримала різкий приріст швидкості обертання (один за 5 годин) і помітний нахил осі обертання.
У двох нових дослідженнях, опублікованих у свіжому випуску журналу Nature, вчені свідчать про те, що хімічна подібність Землі та Місяця обумовлена ґрунтовним змішуванням речовини, утвореної при зіткненні Землі з іншою планетою.
Таким чином, прихильники основної теорії походження земного супутника отримали нові підтвердження своєї правоти і досить вагомі. Але, німецькі вчені стверджують, що інші теорії не можна просто так списувати з рахунків, оскільки нові дані, хоч і серйозно підтверджують основну теорію, але все ж таки не на сто відсотків. Тому поки що є можливість вибрати для себе найближчу теорію з усіх існуючих, або навіть вигадати нову!
