Теория происхождения Луны (6 фото). Происхождение Луны. Российская концепция против «американской
Луна - наша ближайшая соседка в космическом пространстве. Согласно многочисленным преданиям, легендам и мифам, она появилась на земной орбите сравнительно недавно - во время разрушительного катаклизма вызванного прохождением необычной звезды класса "пропеллер" (Тифона) рядом с нашей планетой. Из книги Симонова В.А. "Звезда Апокалипсиса", Из - во "Центрполиграф", 2012 г.
Ацтекский астрономический кодекс Magliabechiano. Богиня Луны и нейтронная звезда с длинным шлейфом.
Несмотря на такую давность этих событий, предания о тех временах сохранились у некоторых народов. У индонезийского племени ниасцев существовали два верховных божества Ловаланги и Латуре Данё, которые противостоят друг другу. Ловаланги (Солнце) связан с верхним миром; он воплощает в себе добро и жизнь, его цвет - жёлтый или золотой, его символы и культовые знаки - петух, орёл, свет. Латуре Данё (Тифон) принадлежит к нижнему миру; он является воплощением зла и смерти, его цвет - чёрный или красный, его эмблема - змеи, а символы - Луна и темнота. Из мифа можно понять, что появление в земном небе Луны связано с божеством Латуре Данё.
Луна и Великий змей. Рисунок на вазе. Племя мочика (Перу).
В фольклоре индейцев Южной Америки имеется такие сведения о нашем ночном светиле, которые иносказательно описывают появление Луны: «У него было три имени - Бочика, Немкетеба и Зухе…. С собой он привёз жену, и у неё было тоже три имени - Чиа, Юбекайгуайа и Хавтака (спутники). Но только прекрасная Чиа была очень злой женщиной - всегда и во всём шла она наперекор своему мужу, а тот желал людям только добра. Чиа заколдовала реку Фансу, и она вышла из берегов, затопив всю долину Боготы. Много жителей погибло во время этого наводнения. Лишь кое-кому удалось спастись; они вскарабкались на вершины окрестных гор. Разгневанный старец прогнал Чиа прочь подальше от земли, и она стала Луной. С тех пор Чиа освещает землю по ночам».
В древней книге индейцев майя, известной сегодня под названием «Парижский кодекс» (в переводе Р. Кейзера) неоднократно упоминается о том, что в незапамятные времена луны на ночном небе не было: «Этот день создал Господь. Это было очень, очень давно - во времена второй Эпохи Создания, когда боги сделали предсказание. Это было задолго, очень задолго до 12 августа 3114 г. до н.э., когда боги предсказали, что откроют секрет, как создать существа, которые могут назвать их по именам. Это люди, которых они создадут из праха. Деревянные люди трескались. Боги послали гигантские потоки, чтобы смыть свои ошибки. Но деревянные люди плавали и дожили в виде Обезьян до наших дней. Это было так давно, когда это случилось, что не было ещё Бактунов (веков), Катунов (десятилетий), Тунов (лет), Виналов (месяцев) или Кинов (дней), которые можно было посчитать. Не было даже Луны»; «… когда Первый Отец приплыл в своём каноэ из аллигатора через пустоту, чтобы раздуть Первый Огонь в Очаге Неба. Луна ещё не была создана»; «… когда был раздут Первый Огонь, и впервые засветилась Великая Туманность Ориона. От этого пепла и дыма возник сам Бог Маиса. Вверх он поднялся из спины амфибии. Ицамна - Небесный Ящер, наблюдал за его возрождением. Луна ещё не родилась, когда это случилось»; «… когда Первый Отец привёл в движение Зодиак…, когда звёзды пришли в движение, Рогатый Олень появился с Востока…. По пятам за ним следовала высокая и полная Луна».
У племени чибча-муиски из Бразилии существует легенда: «В далёкие времена, ещё до того, как луна стала сопутствовать земле, люди, населявшие плоскогорье Боготы, жили как настоящие дикари: они ходили голыми, не умели обрабатывать землю, и не было у них не законов, ни обрядов». На их землю пришел «посланный богом» белый человек с чёрной бородой - Бочика и научил их одеваться, строить города. Это было в «те стародавние времена, когда луна ещё не сопровождала землю».
Ацтекское изображение Луны, дракона и богини Луны - Тласольтеотль.
Аборигены Австралии рассказывают, что Луну создал великий созидатель Байаме: «Это случилось давно. Земля, деревья, реки были тогда такими же, какими мы видим их и теперь. Но небо было другим - темным, без луны. А вот как луна появилась… Байаме был неподвижен, а затем с силой метнул бумеранг в черное небо. Все выше и выше поднимался бумеранг, пока не достиг неба и не остановился. С удивлением и страхом глядели животные и птицы на бумеранг, который светился каким-то дивным светом, а вокруг стало светлее. Так Байаме подарил людям луну. Она и ныне светит на небе, а в иные дни очень похожа на бумеранг…».
Древний вариант шумерского мифа о происхождения спутника нашей планеты гласит, что Луна «досталась Земле» от Тиамат. Возможно, нейтронная звезда просто «доставила» наше ночное светило в район орбиты Земли. Согласно шумерской космогонии у этого небесного тела имелось 11 спутников - «драконов». Самым крупным из них был Кингу.
«Столпились, они двигались маршем рядом с Тиамат.
Разъярённые они день и ночь беспрерывно замышляли козни,
Готовые к конфликту, кипя от злости и свирепствуя».
В результате «Небесной Битвы» между Мардуком (Юпитером) и Тиамат произошёл гравитационный захват и изменение орбит одного или нескольких спутников нейтронной звезды. Потеряв свою «предводительницу» они навсегда покинули Солнечную систему или были захвачены другими массивными планетами. Возможно, что таким необычным образом, Земля приобрела Луну.
На рисунке изображена небесная битва между Мардуком и Тиамат, где показан Юпитер, бросающий молнию в крылатого дракона и его 12 спутников, которые выглядят как небольшие звёздочки. Между этими небесными телами имеется изображение Луны в виде полумесяца, что подтверждает миф о появлении спутника на орбите Земли в результате грандиозной космической катастрофы произошедшей в незапамятные времена в Солнечной системе.
Битва между Мардуком и Тиамат. Прорисовка с цилиндрической печати.
Г. Уилкинс в своей книге «Затерянные города Южной Америки» пишет: «Индейцы высокогорных равнин Колумбии утверждают, что до того, как катастрофа (потоп) поразила Землю, небесный свод не освещался Луной!».
В устных преданиях африканских бушменов имеются сведения, что после ужасного катаклизма произошедшей в незапамятные времена, когда темнота и дым на Земле рассеялись, на небе, где раньше не было ночного светила, появилась сразу две Луны! Легенда так повествует о кошмарном катаклизме, происходившем в это время (в литературной обработке писателя Уилкинса): «… далекие предки карликовой расы бушменов, обитателей пустыни Калахари в Южной Африке, охваченный ужасом прятались среди огромных валунов, а может, укрывались в темных пещерах в непроходимых джунглях. Как завороженные, со страхом и благоговением взирали они на ночное небо, прислушиваясь к ужасающему грохоту рушащихся скал, что предвещало начало самого мощного землетрясения, когда-либо происходившего на нашей планете. Еще бы им не испытывать ужас! Ведь они стали очевидцами величайшей катастрофы, которую пришлось пережить человеку с тех времен, когда он «спустился с дерева», стал прямоходящим и превратился в настоящего человека homo sapiens. На морские побережья… обрушивались потрясающие воображение приливные волны, возвышавшиеся над самыми высокими холмами. Они с огромной силой разбивались о песчаные пляжи и по инерции катились далеко в глубь континента, уступая место все новым и новым громадам волн.
Целые массивы суши, никогда не соприкасавшиеся с морем, были затоплены, а приливные волны, не останавливались ни перед чем, размывали горы и поворачивали вспять течение глубоких и полноводных рек. Ночь завершилась кошмаром. С небес обрушился огненный дождь, от которого вспыхнул заревом первобытный лес…, были выжжены многомильные участки леса, в тех местах, где прошла обжигающая волна из раскаленного воздуха и газов, сопровождающая падение гигантских метеоритов…
Наступил день, а может быть, просто слегка рассеялась мгла, и слабый солнечный свет был подобен свече, зажженной на алтаре. В течение многих суток невозможно было отличить день от ночи. Место катастрофы было окутано густой пеленой черного дыма. В кромешной тьме разряды молний ранее никогда не виданные в этих субтропиках, разрезали то там, то здесь ночную мглу. Иногда, когда густой дым рассеивался, выглядывал кроваво-красный шар солнца, но сумерки вновь сгущались, как во время затмения. Затем громадная туча красной пыли наполнила собой воздух, и обезумевшим бушменам показалось, что весь мир должен взорваться, ибо вслед за тучей обрушился дождь из пепла, покрывший уцелевшие деревья и растительность белым налетом.
От пронзительного свиста падающих метеоритов огромной разрушительной силы у очевидцев трагедии кровь застывала в жилах. Это продолжалось бесконечно. Четыре ужасных взрыва сотрясли землю. Людей забравшихся на деревья, которые росли на самых высоких холмах, поглотила разверзшаяся земля. Четыре громадных, раскаленных добела шара упали с небес на леса. Река, протекавшая неподалеку, превратилась в поток шипящего пара, который, поднимаясь ввысь, усиливал и без того ужасный жар, исходящий от пламени взрывающихся масс,… когда дым немного рассеялся, они увидели, что небо, где не было луны, теперь освещалось сразу двумя лунами!».
В древнейшем индийском эпосе «Махабхарата» говорится о том, что в начале времён боги пытались добыть из океана жидкость бессмертия - амриту. Они взбалтывали океан (пахтание), опустив туда с неба гигантского змея Васуки, державшего в пасти гору Мандару. И из бушующих вод океана впервые «показался Месяц, ясный, как самый близкий друг. Он испускал лучи и сиял прохладным светом». У различных народов в их легендах и мифах захваченный у Земли Тифоном столб вещества очень часто сравнивают с гигантским змеем, который приносит неисчислимые бедствия и разрушения.
Пахтание океана, во время которого появился Месяц. Индийская миниатюра.
Задолго до греков на земле Эллады жили племена пелазгов, а на юге страны существовала легендарная страна Аркадия. Греки своих предшественников палазгов и аркадийцев так и называли - «долунные». Это было очень давно, когда Луна ещё не сияла на небе. Потоп обрушился на их древнюю землю, когда Луна появилась на небосводе.
Индейцы Британской Гвианы сообщили известному ученому А. Гумбольдту, когда он в 1820 году путешествовал в этом регионе мира, что их предки жили здесь еще до появления Луны.
Аполлоний Родоский (III век до н.э.) - хранитель Александрийской библиотеки, полмиллиона рукописей которой сгорели и утеряны для нас безвозвратно, имея доступ к такому огромному объёму информации, утверждал, что не всегда на земном небе сияла Луна.
Анаксагор, греческий философ, астроном и математик (V век до н.э.), основываясь на более древних источниках, писал, что Луна появилась на небосводе позднее, чем образовалась сама Земля.
В древнейшем эпосе «Калевала» имеется такой текст, состоящий всего из трёх сток, которые описывают появление Луны, смещение оси вращения Земли и изменение цвета атмосферы Солнца при возмущении её Тифоном. Хотя все эти деяния приписывались богам.
Когда луну поместили на орбиту,
Когда установили серебряное солнце,
Когда прочно поставили на место Медведицу.
В «Калевале» также имеется информация о потопе, возникшем из-за Луны: «Поднялась огромной силы вода и всё поглотила».
Луна, приблизившись к Земле, вызвала на ней огромные приливные волны, создав очередной потоп. Среди легенд яганов живущих на архипелаге Огненная Земля имеется легенда о нашем ночном спутнике, в которой говорится, что много веков назад Луна упала в море и поднялась большая (приливная) волна, всё затопившая. В легенде говорится: «Потоп вызвала женщина-Луна. Это было время великого подъема... Луна была полна ненависти к человеческим существам... В то время утонули все, за исключением тех немногих, кто сумел бежать на пять горных вершин, которые вода не покрыла» Спаслись и жители острова, который оторвался от дна и плавал по морю. Остров встал на прежнее место, когда Луна вышла из моря. С этого спасённого островка суши люди заселили всю Землю.
У африканского племени живущего в низовьях реки Конго существует миф, когда, «солнце и луна встретились однажды, причём солнце обдало луну грязью и затмило её свет; по этой причине часть луны время от времени остаётся в тени (фазы Луны). Во время этой встречи произошёл потоп».
О потопе во время появления красной Луны окруженной «пеленой облаков» говорится в преданиях ирландцев, которые заимствованы из более древних кельтских сказаний. Герои мифа - это Бит и Биррен и их дочь Цесара. Во время потопа вся семья погрузилась на судно, благодаря этому спаслись. Но «вскоре после потопа произошла новая катастрофа. Взошла красная Луна, окружённая пеленой облаков, которые рассыпались и падали на Землю, вызывая разрушения. В результате очередного бедствия «семья Бита погибла, и страна осталась без людей». Среди ледников Антарктиды обнаружены метеориты, которые непохожи на остальные. Их изучение показало, что они по химическому составу схожи с породами лунных «морей» и «равнин». Причём они попали на Землю сравнительно недавно. По разным оценкам время падения лунных метеоритов на нашу планету составляет от 12 до 25 тысяч лет назад. Вероятней всего, эти осколки Луны попали на нашу планету в результате её появления на земной орбите и катаклизмов вызванных нейтронной звездой, которая своим тяготением вырвала часть поверхности ночного светила.
В мифологии разных народов упоминает о том, что действительно Луны была расположена гораздо ближе к нашей планете, а затем она переместилась на более высокую орбиту. В болгарской легенде говорится о «злой бабе» Моране «погубившей много людей» и набросившей грязную пелену на серебряный месяц, который покрылся тёмными пятнами и, напуганный стал ходить над Землёй куда выше прежнего.
О необычном движении Луны упоминается и в древних верованиях армян: «Лусин (Луна) раньше ходила по небу днём, со своим братом Солнцем. Но Лусин заболела оспой и, стыдясь покрывших её безобразных рябин, показывается только ночью, под покровом темноты». Ночное светило находилось гораздо ближе к нашей планете, так как древние армяне смогли разглядеть даже невооружённым глазом лунные кратеры (оспины).
При очередном появлении нейтронной звезды или другого массивного объекта в Солнечной системе может возникнуть ситуация, при которой Тифон своим притяжением может изменить орбиту Луны. При неблагоприятном стечении обстоятельств она будет сближаться с Землёй, а затем, пройдя предел Роша, (на высоте 3 земных радиусов) разрушится на отдельные фрагменты, которые рухнут на нашу планету. После этого кошмарного катаклизма человечество уже не выживет. Всё-таки неприятно иметь такой громаднейший булыжник над своей головой, который висит над нами как Дамоклов меч и может когда-нибудь рухнуть на Землю.
В заключение главы приведу шумерский клинописный текст-молитву, посвящённый спутнику Земли:
О Луна, ты единая проливающая свет,
Ты, несущая свет человечеству…
Перед тобой в пыли лежат все великие божества,
Ибо судьба мира покоится в тебе.
В начале этой недели ученые-астрофизики из Института геофизики Парижа опровергли версию происхождения Луны , которая до сих пор считалась наиболее вероятной. Согласно этой гипотезе, примерно 4,5 миллиардов лет назад совсем еще юная Земля столкнулась с протопланетой Тейей , в результате чего образовалась Луна.
Компьютерные симуляции, проведенные специалистами, поставили под сомнение эту версию, а заодно и многие другие наши представления о происхождении ближайшего к Земле космического тела.
Редакция «МИР 24» выбрала основные версии происхождения спутника и вместе со специалистами взвесила «за» и «против» популярных гипотез.
Версия №1: одно гигантское столкновение
Модель ударного формирования Луны оставалась доминирующей в науке последние три десятилетия. Астрофизики приняли ее почти единогласно после того, как в декабре 1972 года лунный модуль корабля «Аполлон-17» в ходе последней высадки на спутник доставил на Землю более 110 кг лунных пород.
Анализ химического и изотопного состава грунта привели ученых к мысли о том, что на раннем этапе формирования Солнечной системы Земля могла столкнуться с крупным небесным телом - протопланетой, габариты которой были соразмерны сегодняшнему Марсу, то есть примерно 10,7% от массы Земли.
«Для обоих небесных тел это событие было катастрофическим, и материал, который был выброшен в результате этого столкновения, многие тысячелетия частично оставался на орбите Земли, из-за чего в результате эволюционного сжатия и образовался земной спутник», - рассказывает доктор физико-математических наук, старший научный сотрудник Института космических исследований РАН Александр Родин.
Имена небесным телам по традиции даются греческие, мифологические. Поэтому гипотетическая протопланета получила название в честь одной из сестер-титанид Тейи, которая, по верованиям древних греков, была матерью Селены (Луны). Связь между Землей и спутником оказалась настолько сильной, что со временем Луна начала вызывать на Голубой планете приливы и отливы.
Это в свою очередь сформировало на мокрой тверди условия для появления первых элементов биологической жизни (нуклеотидов) из простейших азотистых соединений, смеси фосфата и углеводов. Так под воздействием лунной активности и солнечного света на земной поверхности образовалась первая «лаборатория» для формирования будущей жизни.
В пользу теории мегавзрыва говорит тот факт, что ядро земного спутника слишком мало для планеты, которая сформировалась одновременно с Землей (радиус ядра Луны около 240 километров). Кроме того по своему составу Луна куда однородней нашей планеты. Вроде бы все склоняло ученых к той точке зрения, что причина рождения Луны протокрасавица Тейя.
Подозрения в справедливости такой красивой гипотезы возникли у астрономов Парижского института геофизики. Смущали химические составы земной мантии и лунного грунта. Что-то там было не так. В результате парижские астрономы запустили многолетний эксперимент, который только что завершился.
В течение этого эксперимента они провели 1,7 млрд компьютерных симуляций столкновения Земли и Тейи и выяснили, что масса гипотетического небесного тела, с которым столкнулась Земля, не могла составлять больше 15% от массы нашей планеты.
В противном случае, земная мантия содержала бы в разы больше никеля и кобальта, а из лунного грунта уже давно испарились бы легкие изотопы радиоактивных элементов, которые присутствуют в ней сейчас, например, изотоп гелия-3.
Версия №2: теория множественных бомбардировок
«Последнее исследование французов подтверждает предположение о том, что столкновение было не одно - их было множество, - объясняет доктор Родин, - Будущий материал для формирования спутника накапливался миллионы лет на земной орбите, а сами тела-бомбардировщики были гораздо меньше, чем гипотетическая Тейя».
Однако, по мнению ученого, эпохального переворота это открытие не совершило. Последние десятилетия Луна остается не только самым изученным, но и самым активно изучаемым объектом Солнечной системы. Ежегодно в распоряжение ученых поступают все новые и новые данные, которые опровергают ту или иную из существующих гипотез.
«Компьютерные симуляции помогают нам лишь смоделировать те или иные условия. Примерно так же работают метеорологи, определяя погоду на ближайшее время. Но мы прекрасно понимаем, что даже прогноз на завтра и тот может быть неверным. Что же говорить о таких глобальных событиях, как зарождение живой материи, формирование Луны или Земли», - отметил ученый.
С ним согласен и доктор физико-математических наук, заведующий отделом исследования Луны и планет института им. П. К. Штернберга МГУ Владимир Шевченко.
По его словам, французских астрофизиков на несколько лет опередил российский ученый, директор Института геохимии имени В. И. Вернадского Эрик Галимов, который проанализировал гипотезу о протопланете Тейе и одним из первых в мировой науке смог аргументированно ее опровергнуть. Правда, чисто теоретически. Теперь его теория получила экспериментальное подтверждение.
Версия №3: «сестринская» гипотеза
Гипотеза, к которой сегодня склоняются многие российские ученые, звучит так: Луна и Земля сформировались относительно одновременно из единого газопылевого облака. Это произошло около 4,5 млрд лет назад, что подтверждают данные радиоизотопной датировки метеоритных образцов, так называемых хондритов.
«Зародыш» Земли притянул к себе максимальное число частиц в зоне их доступности, а из оставшихся фрагментов на орбите сформировался меньший по размерам, но схожий по химическому составу спутник.
«Эта теория снимает сомнительные вопросы относительно геохимических показателей лунного грунта, - объясняет Владимир Шевченко. - Если бы мегаудар имел место, Луна должна была бы содержать то же вещество, из которого Земля состояла на момент и была бы куда больше похожа на Землю, чем сейчас», - резюмирует профессор.
Правда, такая красивая гипотеза об общем облаке-прародителе многого не объясняет. Например, того, почему лунная орбита не лежит в плоскости земного экватора и почему ее железно-никелевое ядро сформировалось столь миниатюрным по сравнению с нашим.
Версия №4: планета-пленница, или «супружеская» гипотеза
Одна из самых любопытных гипотез, имеющих при этом наименьшее число доказательств, - гипотеза о том, что Луна изначально образовалась как независимая планета Солнечной системы. В результате отклонения небесного тела от орбиты (так называемых пертурбаций) планета, так сказать, "сбилась с курса" и вышла на эллиптическую орбиту, пересекающуюся с Землей.
При одном из сближений Луна попала в поле действия земной гравитации и превратилась в ее спутник.
Американских астрономов под руководством Томаса Джексона Си эта теория заинтересовала отнюдь не из академических соображений. Дело в том, что легенды древнего африканского народа догонов повествовали о временах, когда на ночном небе еще не было второго светила - Луны.
Несмотря на то, что теория не вписывалась в «Большую тройку» академических гипотез о происхождении спутника, ее всерьез обсуждала группа ученых под руководством Сергея Павловича Королева при проектировке спускаемой автоматической станции.
Ученым предстояло «вслепую» решить, каким образом была сформирована Луна. От их выводов зависел успех прилуления станции. Ведь если Луна вращается вокруг Земли миллиарды лет, без плотной атмосферы на ее поверхности должен был скопиться многометровый слой опадающей из космоса пыли.
Если это действительно так, станция, предназначенная для посадки на Лунную твердь, просто бы утонула.
Предположение о том, что Луна была захвачена Землей сравнительно недавно, ученым явно нравилось больше. В этом случае ее поверхность должна была быть все еще твердой. Поэтому и аппарат для посадки решили рассчитывать именно на этот сценарий.
Правда, противоречий у этой теории больше, чем у других версий происхождения спутника. Например, почему у изотопов кислорода на Луне и Земле наблюдается такая идентичность?
Или почему Луна вращается в одном направлении с Землей, тогда как луны, захваченные Юпитером - Ио, Европа, Ганимед и Каллисто - вращаются в ретроградном, то есть противоположном от Юпитера направлении.
Как бы то ни было, даже относительно «складные» и «привлекательные» гипотезы не дают точного описания того, как именно на земном небосклоне возникло ночное светило. Впрочем, такие нестыковки наблюдаются при описании любого другого физического явления такого масштаба, отмечает Александр Родин.
Каждое новое открытие, даже проведенное в земных условиях, может в любой момент поставить под сомнение любую «устоявшуюся» в науке гипотезу. Даже о происхождении Земли - не то что ее спутника.
Надежда Сережкина
Редкий роман или поэма о любви обходятся без такого персонажа как Луна. Где происходят самые романтические встречи? Конечно же под Луной. А уж серенаду под балконом любимой и представить нельзя без висящего над черепичными крышами месяца.
Кто же сделал нам такой подарок, откуда взялся у Земли естественный спутник? Не останавливаясь на версиях строительства Луны древними супер развитыми землянами или Луны, как – космического корабля инопланетян, периодически спускающихся на нашу планету и похищающих пару-тройку особо назойливых уфологов, остановимся на наиболее правдоподобных и популярных в научной среде гипотезах.
Луна довольно крупный спутник в масштабах Солнечной системы, а если рассматривать пропорционально материнской планеты, то – очень крупный. Самым большим спутником в Солнечной системе является спутник Юпитера Ганимед, он в два раза массивнее Луны и в полтора раза больше. Однако, в сравнении со своей планетой Ганимед – пылинка: менее 4% по размерам и около 0,008% по массе. В то время как диаметр Луны составляет около 27% от земного, а масса её – более одного процента от массы нашей планеты.
До начала прошлого века в научной среде вопроса, как образовалось Луна, по большому счёту не было. Большинство астрофизиков дружно проповедовали гипотезу об одновременном формировании Земли вместе со спутником из начального газопылевого облака. Однако позже этот вариант стал приобретать всё больше противников, утверждавших, что гравитация Земли не позволила бы образоваться на своей орбите такому большому космическому телу.
Добавило очков противникам теории и изучение грунта, доставленного с Луны в ходе пилотируемых полётов НАСА. Как оказалось, образцы пород нашего спутника, отличаются от земных как по плотности, так и по химическому составу: меньшим содержанием железа и некоторых других тяжёлых элементов.
Поверхность спутника Земли
Мог ли от Земли «отвалиться» кусочек
Примерно в 70…80 годы двадцатого века родилась гипотеза, согласно которой Луна была сформирована из вещества, оторвавшегося от Земли. Согласно ей, это стало возможным, когда наша планета была ещё в стадии формирования и состояла из чрезвычайно горячих пород, находящихся в жидком состоянии.
Вещество отделилось от поверхности протопланеты в результате её очень быстрого вращения под воздействием центробежных сил. Теория частично объясняла и разницу в химическом составе. Более тяжёлые элементы находились в центральной части Земли и остались, а вот соединения полегче находились снаружи быстровращающейся сферы, они-то и были «сброшены».
Предположение было сделано сыном автора теории происхождения видов — Чарльза Дарвина. Известно, что Луна постепенно отдаляется от Земли (что-то около 2 сантиметров в год). Основываясь на данном факте, как бы «отмотав» время назад, Джордж Дарвин предположил, что когда-то Земля со спутником были единым целым.
Опровергла теорию математика. Тщательные расчёты показали, что Луна не могла бы приблизиться к Земле ближе 7…10 тысяч километров.
Космический детектив с похищением
Вариант похищения Луны Землёй был предложен американцами ещё в самом начале 20 века. Согласно выдвинутого предположения, самостоятельное некогда небесное тело было захвачено гравитацией нашей планеты. Теория прекрасно объясняла разницу в плотности и химическом составе лунных пород по сравнению с земными.
Ложкой дёгтя, в конце концов и погубившей гипотезу, стали всё те же компьютерные модели. Согласно проведённых расчётов, гравитационный захват такого массивного тела практически невозможен.
«Ударная» версия
Ударная версия происхождения Луны в представлении художника
Новыми красками наполнились исследования нашего естественного спутника после доставки на Землю образцов лунных пород. Около двухсот грамм доставил на Землю советский аппарат «Луна-24», ну и около двухсот килограмм в общей сложности привезли на планету американские пилотируемые миссии. Изучение образцов дало новый толчок к решению вопроса: как образовалась Луна. Итак, исследователей поразили два факта, выявленные в ходе исследования образцов лунной поверхности.
Во первых: как оказалось, грунт на Земле и на Луне при всех различиях химического состава, абсолютно идентичен по содержанию тяжёлых изотопов кислорода (показатель индивидуальный для всех тел Солнечной системы). Это дало в руки исследователей свидетельство того, что оба объекта или когда-то были единым целым, или же были образованы в одной и той же области системы, на примерно одинаковом расстоянии от светила.
Факт номер два состоял в том, что весь грунт, составляющий поверхность нашего спутника был в прошлом расплавлен (бывшая лава), как все базальтовые породы Земли. Об этом астрономам рассказало практически полное отсутствие в образцах воды и некоторых других легко испаряющихся элементов, таких, как калий и литий. А современный вид лунный грунт приобрёл в результате длительной, на протяжении миллиардов лет, бомбардировки астероидами и метеоритами разных размеров, превративших поверхность в пыль.
Сложение этих двух фактов дало людям четвёртую теорию обретения Луны, которая в настоящее время является основной, принимаемой большинством серьёзных научных организаций и объясняющей наибольшее количество лунных загадок. Это теория «Большого столкновения».
Предполагается, что на заре формирования Солнечной системы в районе, где сейчас вращается наша планета, образовалось ещё одно небесное тело, протопланета, размером с нынешний Марс. Романтики даже придумали ему название: Тейя. В период, когда обе планеты ещё до конца не остыли и были покрыты океанами расплавленного камня, произошло их столкновение, Тейя по касательной врезалась в будущую Землю.
Часть вещества Тейи, вместе с тяжёлым железным ядром, навсегда осталась на Земле. Другая, очень небольшая, часть в результате удара получила скорость достаточную для того, чтобы навсегда покинуть пределы Солнечной системы. И, наконец, третья часть обломков Тейи оказалась на орбите Земли. Примерно через год после удара обломки соединились и образовали Луну.
Сразу наш спутник был чрезвычайно горячим, всю его поверхность покрывал многокилометровый океан жидкой лавы, время от времени сотрясаемый жуткими цунами, вызванными врезающимися в огненную пучину комет и астероидов. Однако через несколько сот миллионов лет Луна остыла и потихоньку стала приобретать привычные нам очертания.
Получила качественные изменения в результате удара и наша планета. Увеличилась её скорость вращения. По некоторым расчётам сутки сразу после столкновения длились всего-то менее пяти часов. Кроме этого, в результате слияния железно-никелевых ядер Протоземли и Тейи, внутреннее металлические ядро нашей планеты ощутимо выросло.
И в результате…
Значение этого космического происшествия для землян трудно переоценить. Пожалуй, можно согласиться с теми учёными, которые считают, что благодаря столкновению на Земле и существуют условия для существования жизни.
Именно в результате соединения Земли и Тейи наша планета получила массивное железное ядро. Благодаря наличию естественного спутника, довольно тяжёлого относительно материнской планеты, на Земле существуют приливные явления. И не только в океанах.
Приливные силы постоянно: то растягивают, то сжимают земное ядро, в результате чего силы трения разогревают сердце нашей планеты. В жидком горячем ядре создаются условия для образования гигантских вихревых явлений – источника магнитного поля планеты Земля.
Наш ближайший сосед по Солнечному «дому» — Марс не имеет такого активного ядра, не имеет магнитного поля. Многие астрономы склонны предполагать, что именно из-за этого на Марсе нет ни сколько-нибудь плотной атмосферы, ни воды, ни жизни. Солнечный ветер просто «сдул» с Марса все газы, освободив путь для смертоносной космической радиации.
|
Несколько слов из истории проблемы
Из планет внутренней части Солнечной системы, которые включают Меркурий, Венеру, Землю и Марс только Земля имеет массивный спутник – Луну. Спутники есть также у Марса: Фобос и Деймос, но это небольшие тела неправильной формы. Больший из них, Фобос, в максимальном измерении всего 20 км, в то время как диаметр Луны 3560 км.
Луна и Земля обладают разной плотностью. Это вызвано не только тем, что Земля имеет большие размеры и, следовательно, ее недра находятся под б?льшим давлением. Средняя плотность Земли, приведенная к нормальному давлению (1 атм) – 4.45 г/см 3 , плотность Луны – 3.3 г/см 3 . Различие обусловлено тем, что Земля содержит массивное железо-никелиевое ядро (с примесью легких элементов), в котором сосредоточено 32% массы Земли. Размер ядра Луны остается невыясненным. Но с учетом низкой плотности Луны и ограничения, налагаемого величиной момента инерции (0.3931) Луна не может содержать ядро, превосходящее 5% ее массы. Наиболее вероятным, исходя из интерпретации геофизических данных, считается интервал 1–3%, то есть радиус лунного ядра составляет 250–450 км.
К середине прошлого века сформировалось несколько гипотез происхождения Луны: отделение Луны от Земли; случайный захват Луны на околоземную орбиту; коаккреция Луны и Земли из роя твердых тел. Эта проблема до недавнего времени решалась специалистами в области небесной механики, астрономии и планетофизики. Геологи и геохимики в ней участия не принимали, поскольку о составе Луны до начала ее изучения космическими аппаратами ничего не было известно.
Уже в 30 гг. прошлого столетия было показано, что гипотеза отрыва Луны от Земли, выдвигавшаяся, кстати, Дж. Дарвиным, сыном Ч. Дарвина, несостоятельна. Суммарный вращательный момент Земли и Луны недостаточен для возникновения даже в жидкой Земле ротационной неустойчивости (потеря вещества под действием центробежной силы).
В 60-е гг. специалисты в области небесной механики пришли к выводу, что захват Луны на околоземную орбиту – крайне маловероятное событие. Оставалась гипотеза коаккреции, которая была разработана отечественными исследователями, учениками О.Ю. Шмидта В.С. Сафроновым и Е.Л. Рускол. Ее слабая сторона – неспособность объяснить разную плотность Луны и Земли. Изобретались хитроумные, но малоправдоподобные сценарии того, как Луна могла бы потерять избыточное железо. Когда стали известны детали химического строения и состава Луны, эта гипотеза была окончательно отвергнута. Как раз в середине 1970-х гг. появился новый сценарий образования Луны. Американские ученые А.Камерон и В. Уорд и одновременно В. Хартман и Д. Дэвис в 1975 г. предложили гипотезу образования Луны в результате катастрофического столкновения с Землей крупного космического тела, размером с Марс (гипотеза мегаимпакта). В результате огромная масса земной материи и частично материала ударника (небесного тела, столкнувшегося с Землей) расплавилась и была выброшена на околоземную орбиту. Этот материал быстро аккумулировался в компактное тело, которое стало Луной. Несмотря на кажущуюся экзотичность эта гипотеза стала общепринятой, поскольку она предлагала простое решение целого ряда проблем. Как показало компьютерное моделирование, с динамической точки зрения, столкновительный сценарий вполне осуществим. Сверх того, он дает объяснение повышенному значению углового момента системы Земля – Луна, наклону оси Земли. Легко объясняется и более низкое содержание железа в Луне, так как предполагается, что катастрофическое столкновение произошло после образования ядра Земли. Железо оказалось в основном сконцентрированным в ядре Земли, а Луна образовалась из каменного вещества земной мантии.
Рис. 1 – Столкновение Земли с небесным телом размером примерно с Марс, в результате которого произошел выброс расплавленного вещества, образовавшего Луну (гипотеза мегаимпакта).
Рисунок В.Е. Куликовского.
К середине 1970-х гг., когда на Землю доставили образцы лунного грунта, достаточно хорошо были изучены геохимические свойства Луны, и она по ряду параметров действительно показывала неплохое сходство с составом земной мантии. Поэтому такие видные геохимики, как А. Рингвуд (Австралия) и Х. Венке (Германия), поддержали гипотезу мегаимпакта. Вообще, проблема происхождения Луны из разряда астрономических перешла скорее в разряд геолого-геохимических, так как именно геохимические аргументы стали решающими в системе доказательств той или иной версии образования Луны. Эти версии различались лишь в деталях: относительные размеры Земли и ударника, каков был возраст Земли, когда произошло столкновение. Сама же ударная концепция считалась незыблемой. Между тем некоторые подробности геохимического анализа ставят под сомнение гипотезу в целом.
Проблема «летучих» и изотопного фракционирования
Вопрос дефицита железа на Луне играл решающую роль при обсуждении происхождения Луны. Другая фундаментальная проблема – сверхобедненность естественного спутника Земли летучими элементами – оставалась в тени.
Луна содержит во много раз меньше K, Na и других летучих элементов по сравнению с углистыми хондритами. Состав углистых хондритов рассматривается как наиболее близкий к первоначальному космическому веществу, из которого формировались тела Солнечной системы. В качестве «летучих» мы привычно воспринимаем соединения углерода, азота, серы и воду, которые легко испаряются при прогреве до температуры 100–200 о С. При температурах 300–500 о С, в особенности в условиях низких давлений, например, при соприкосновении с космическим вакуумом, летучесть свойственна элементам, которые мы обычно наблюдаем в составе твердых веществ. Земля тоже содержит мало летучих элементов, но Луна заметно обеднена ими даже по сравнению с Землей.
Казалось бы в этом нет ничего удивительного. Ведь в соответствии с ударной гипотезой предполагается, что Луна образовалась в результате выброса расплавленного вещества на околоземную орбиту. Понятно, что при этом часть вещества могла испариться. Все бы хорошо объяснялось, если бы не одна деталь. Дело в том, что при испарении происходит явление, называемое фракционированием изотопов. Например, углерод состоит из двух изотопов 12 С и 13 С, кислород имеет три изотопа – 16 О, 17 О и 18 О, элемент Mg содержит стабильные изотопы 24 Mg и 26 Mg и т.д. При испарении легкий изотоп опережает тяжелый, поэтому остаточное вещество должно обогатиться тяжелым изотопом того элемента, который был утрачен. Американский ученый Р. Клейтон с сотрудниками показал экспериментально, что при наблюдаемой потере калия Луной отношение 41 K/ 39 K должно было бы измениться в ней на 60‰ . При испарении 40% расплава изотопное отношение магния (26 Mg/ 24 Mg) изменилось бы на 11–13‰, а кремния (30 Si/ 28 Si) – на 8–10‰. Это очень большие сдвиги, если учесть, что современная точность измерения изотопного состава этих элементов не хуже 0.5‰. Между тем никакого сдвига изотопного состава, то есть каких-либо следов изотопного фракционирования летучих в лунном веществе не обнаружено.
Возникла драматическая ситуация. С одной стороны импактная гипотеза была провозглашена незыблемой, особенно в американской научной литературе, с другой – она не совмещалась с изотопными данными.
Р. Клейтон (1995 г.) отмечал: «Эти изотопные данные несовместимы почти со всеми предложенными механизмами обеднения летучими элементами путем испарения конденсированного вещества». Х. Джонс и Х. Палме (2000 г.) заключили, что «испарение не может рассматриваться в качестве механизма, приводящего к обеднению летучими из-за неустранимого изотопного фракционирования».
Модель образования Луны
Десять лет назад я выдвинул гипотезу, смысл которой состоял в том, что Луна сформировалась не вследствие катастрофического удара, а как двойная система одновременно с Землей в результате фрагментации облака пылевых частиц. Так образуются двойные звезды. Железо, которым Луна обеднена, было утрачено вместе с другими летучими в результате испарения.
Рис. 2 – Формирование Земли и Луны из общего пылевого диска в соответствии с гипотезой автора о происхождении Земли и Луны как двойной системы.
Но может ли в действительности возникнуть такая фрагментация при тех значениях массы, углового момента и прочего, которые имеет система Земля – Луна? Это оставалось неизвестным. Несколько исследователей объединились в группу для изучения этой проблемы. В нее вошли известные специалисты в области космической баллистики: академик Т.М. Энеев, еще в 70-е г.г. исследовавший возможность аккумуляции планетных тел путем объединения пылевых сгущений; известный математик академик В.П. Мясников (к сожалению, уже ушедший из жизни); крупный специалист в области газодинамики и суперкомпьютеров член-корреспондент РАН А.В. Забродин; доктор физико-математических наук М.С. Легкоступов; доктор химических наук Ю.И. Сидоров. Позже к нам присоединился доктор физико-математических наук, специалист в области компьютерного моделирования А.М. Кривцов из Санкт-Петербурга, внесший существенный вклад в решение проблемы. Наши усилия были направлены на решение динамической задачи образования Луны и Земли.
Однако идея утраты Луной железа в результате испарения, казалось бы, находилась в таком же противоречии с отсутствием следов изотопного фракционирования на Луне, как и импактная гипотеза. На самом деле здесь наблюдалось замечательное различие. Дело в том, что изотопное фракционирование происходит, когда изотопы необратимо покидают поверхность расплава. Тогда, вследствие большей подвижности легкого изотопа возникает кинетический изотопный эффект (приведенные выше величины изотопных сдвигов обусловлены именно этим эффектом). Но, возможна другая ситуация, когда испарение происходит в закрытой системе. В этом случае испарившаяся молекула может вновь вернуться в расплав. Тогда устанавливается некоторое равновесие между расплавом и паром. Понятно, что более летучие компоненты накапливаются в паровой фазе. Но вследствие того, что существует как прямой, так и обратный переход молекул между паром и расплавом изотопный эффект оказывается очень небольшим. Это –термодинамический изотопный эффект. При повышенных температурах он может быть пренебрежимо мал. Идея закрытой системы неприменима к расплаву, выброшенному на околоземную орбиту и испаряющемуся в космическое пространство. Но она вполне соответствует процессу, протекающему в облаке частиц. Испаряющиеся частицы окружены своим паром, и облако в целом находится в условиях закрытой системы.
Рис. 3 – Кинетический и термодинамический изотопные эффекты: а) кинетический изотопный эффект при испарении расплава приводит к обогащению пара легкими изотопами летучих элементов, а расплава – тяжелыми изотопами; б) термодинамический изотопный эффект, возникающий при равновесии между жидкостью и паром. Он может быть пренебрежимо мал при повышенных температурах; в) закрытая система частиц, окруженных своим паром. Испарившиеся частицы могут вновь возвращаться в расплав.
Предположим теперь, что облако сжимается в результате гравитации. Происходит его коллапс. Тогда перешедшая в пар часть вещества выжимается из облака, а оставшиеся частицы оказываются обедненными летучими. При этом фракционирования изотопов почти не наблюдается!
Было рассмотрено несколько версий решения динамической задачи. Наиболее удачной оказалась модель динамики частиц (вариант модели молекулярной динамики), предложенная А.М. Кривцовым.
Представим, что имеется облако частиц, каждая из которых движется в соответствии с уравнением второго закона Ньютона, как известно, включающего массу, ускорение и силу, вызывающую движение. Сила взаимодействия между каждой частицей и всеми остальными частицами f включает несколько слагаемых: гравитационное взаимодействие, упругую силу, действующую при соударении частиц (проявляется на очень малых расстояниях), и неупругую часть взаимодействия, в результате которого энергия столкновения переходит в тепло.
Необходимо было принять определенные начальные условия. Решение проводилось для облака частиц, имеющего массу системы Земля – Луна, и обладающего угловым моментом, характеризующим систему этих тел. На самом деле данные параметры для первоначального облака могли несколько отличаться как в большую, так и в меньшую сторону. Исходя из удобства компьютерного расчета, рассматривалась двумерная модель – диск c неравномерно распределенной поверхностной плотностью. С целью описать поведение реально трехмерного объекта в параметрах двумерной модели вводились критерии подобия при помощи безразмерных коэффициентов. Еще одно условие: нужно было приписать частице помимо угловой некую хаотическую скорость. Математические выкладки и некоторые другие технические подробности здесь можно опустить.
Компьютерный расчет модели, основанной на приведенных принципах и условиях, хорошо описывает коллапс облака частиц. При этом формировалось центральное тело повышенной температуры. Однако не было главного. Не происходила фрагментация облака частиц, то есть возникало одно тело, а не двойная система Земля – Луна. Вообще говоря, в этом ничего неожиданного не было. Как уже упоминалось, попытки смоделировать образование Луны путем отрыва от быстро вращающейся Земли и ранее оказывались безуспешными. Угловой момент системы Земля-Луна был недостаточен для разделения общего тела на два фрагмента. То же получилось и с облаком частиц.
Однако ситуация коренным образом изменилась, когда приняли во внимание явление испарения.
Процесс испарения с поверхности частицы вызывает эффект отталкивания. Сила этого отталкивания обратно пропорциональна квадрату расстояния от испаряющейся частицы:
где λ – коэффициент пропорциональности, учитывающий величину потока, испаряющегося с поверхности частицы; m – масса частицы.
Структура формулы, характеризующей газодинамическое отталкивание, выглядит аналогично выражению для гравитационной силы, если вместо λ подставить γ - гравитационную постоянную. Строго говоря, полного подобия этих сил нет, так как гравитационное взаимодействие является дальнодействующим, а отталкивающая сила испарения – локальной. Тем не менее, в первом приближении их можно объединить:
Отсюда получается некая эффективная постоянная γ", меньшая, чем γ.
Ясно, что уменьшение коэффициента γ приведет к появлению ротационной неустойчивости при меньших значениях углового момента. Вопрос в том, каков должен быть поток испарения, чтобы требования к начальной угловой скорости облака снизились настолько, чтобы реальный угловой момент системы Земля – Луна, оказался достаточным для появления фрагментации.
Выполненные оценки показали, что поток должен быть совсем небольшим и вписываться во вполне правдоподобные значения времени и массы. А именно, для хондр (сферических частиц, из которых состоят метеориты хондриты) размером примерно 1мм, с температурой порядка 1000 К и плотностью ~ 2 г/см 3 , поток должен составлять величину примерно 10–13 кг/м 2 с. В этом случае уменьшение массы испаряющейся частицы на 40% займет время порядка (3 - 7) 10 4 лет, что согласуется с возможным порядком 10 5 лет для временной шкалы начальной аккумуляции планетных тел. Компьютерное моделирование с использованием реальных параметров отчетливо показало появление ротационной неустойчивости, завершающейся формированием двух нагретых тел, одному из которых предстоит стать Землей, а другому – Луной.
Рис. 4 – Компьютерная модель коллапса облака испаряющихся частиц. Показаны последовательные фазы фрагментации облака (а – г) и образования двойной системы (д – е). В расчете использовались реальные параметры, характеризующие систему Земля – Луна: кинетический момент K = 3.45 10 34 кг м 2 с –1 ; общая масса Земли и Луны M = 6.05 10 24 кг, радиус твердого тела с общей массой Земли и Луны Rc = 6.41 10 6 м; гравитационная постоянная
"гамма" = 6.67 10 –11 кг –1 м 3 с –2 ; начальный радиус облака R0 = 5.51 Rc; число расчетных частиц N = 10 4 , значение потока испарения 10 –13 кг м –2 с –1 , отвечающее приблизительно 40% испарению массы частиц с размером хондры порядка 1 мм в течение 10 4 – 10 5 лет. Рост температуры условно показан изменением цвета от синего к красному.
Таким образом, предложенная динамическая модель объясняет возможность возникновения двойной системы Земля – Луна. При этом испарение приводит к утрате летучих элементов в условиях практически закрытой системы, обеспечивающей отсутствие заметного изотопного эффекта.
Проблема дефицита железа
Объяснение дефицита железа на Луне по сравнению с Землей (и первичным космическим веществом – углистыми хондритами) в свое время стало наиболее убедительным аргументом в пользу импактной гипотезы. Правда и здесь у импактной гипотезы имеются трудности. Действительно, Луна содержит меньше железа, чем Земля, но больше, чем земная мантия, из которой, как считается, она образовалась. Возможно, Луна унаследовала дополнительно железо ударника. Но тогда она должна быть обогащена не только железом относительно земной мантии, но и сидерофильными элементами (W, P, Mo, Co, Cd, Ni, Pt, Re, Os и др.), сопровождающими железо. В расплавах железо-силикат они присоединяются к железной фазе. Между тем Луна обеднена сидерофильными элементами, хотя в ней больше железа, чем в земной мантии. В последних моделях, чтобы согласовать ударную гипотезу с наблюдениями, все больше увеличивают массу ударника, столкнувшегося с Землей, и делается вывод о его преобладающем вкладе в состав вещества Луны. Но здесь возникает новое осложнение для импактной гипотезы. Вещество Луны, как следует из изотопных данных, строго родственно веществу Земли. Действительно, изотопные составы образцов Луны и Земли лежат на одной линии в координатах δ 18 О и δ 17 О (отношение изотопов кислорода 17 O и 18 O к 16 O). Так ведут себя образцы, принадлежащие одному и тому же космическому телу. Образцы других космических тел занимают другие линии. До тех пор, пока Луна считалась образовавшейся из вещества мантии, совпадение изотопных характеристик свидетельствовало в пользу этой гипотезы. Однако, если вещество Луны в существенной мере образовано из вещества неизвестного небесного тела, совпадение изотопных характеристик уже не поддерживает ударную гипотезу.
Рис. 5 – Сравнительное содержание железа (Fe) и окиси железа (FeO) в Земле и Луне.
Рис. 6 – Диаграмма отношений изотопов кислорода δ 17 О и δ 18 О (δ 17 О и δ 18 О – величины, характеризующие сдвиги изотопных отношений кислорода 17 О/ 16 О и 18 О/ 16 О, относительно принятого стандарта SMOW). На этой диаграмме образцы Луны и Земли ложатся на общую линию фракционирования, что указывает на генетическое родство их состава.
Сверхобедненность Луны летучими элементами и роль испарения в динамике формирования системы Земля – Луна позволяют совершенно иначе истолковать проблемы дефицита железа.
На основании нашей модели предстоит выяснить, как возникает обедненность Луны железом, и почему Луна обеднена железом, а Земля – нет, при том, что в результате фрагментации возникают два аналогичных по условиям образования тела.
Лабораторные эксперименты показали, что железо – тоже относительно летучий элемент. Если испарять расплав, который имеет первичный хондритовый состав, то после испарения наиболее легколетучих компонентов (соединений углерода, серы и ряда других) начнут испаряться щелочные элементы (K, Na), а затем наступит очередь железа. Дальнейшее испарение приведет к улетучиванию Si, за ним Mg. В конечном счете расплав обогатится наиболее трудно летучими элементами Al, Ca, Ti. Перечисленные вещества относятся к числу породообразующих элементов. Они входят в состав минералов, слагающих основную массу (99%) пород. Другие элементы образуют примеси и второстепенные минералы.
Рис. 7 – После образования двух горячих зародышей (красные пятна), значительная часть более холодного (зеленый и синий цвет) материала исходного облака частиц остается в окружающем пространстве (размеры частиц увеличены).
Примечание: Ядро Земли (учтена его масса, составляющая 32% массы планеты) содержит, помимо железа никель и другие сидерофильные элементы, а также до 10% примеси легких элементов. Это могут быть кислород, сера, кремний, с меньшей вероятностью - примеси других элементов. Данные для Луны взяты по С. Тейлору (1979). Оценки состава Луны сильно варьируют у разных авторов. Нам представляется, что оценки С. Тейлора наиболее обоснованы (Галимов, 2004).
Луна обеднена Fe и обогащена трудно летучими элементами: Al, Ca, Ti. Более высокое содержание Si и Mg в составе Луны – это иллюзия, вызванная дефицитом железа. Если утрата летучих обусловлена процессом испарения, то содержание только наиболее трудно летучих элементов останется неизменным по отношению к исходному составу. Поэтому, чтобы производить сравнение между хондритами (CI), Землей и Луной, следует отнести все концентрации к элементу, содержание которого предполагается неизменным.
Тогда отчетливо выявляется обедненность Луны не только железом, но и кремнием и магнием. Исходя из экспериментальных данных, этого следовало ожидать при существенной потере железа в процессе испарения.
А. Хашимото (1983) подвергал испарению расплав, который изначально имел хондритовый состав. Анализ его эксперимента обнаруживает, что при 40% испарения, остаточный расплав приобретает состав, почти аналогичный лунному. Таким образом, состав Луны, в том числе наблюдаемый дефицит железа, могут быть получены при образовании спутника Земли из первичного хондритового вещества. И тогда нет необходимости в гипотезе катастрофического удара.
Асимметрия роста зародышей Земли и Луны
Остается второй из заданных выше вопросов – почему Земля не обеднена железом, а также кремнием и магнием в той же степени, что и Луна. Ответ на него потребовал решения еще одной компьютерной задачи. Прежде всего, отметим, что после фрагментации и образования в коллапсирующем облаке двух горячих тел, остается большое количество вещества в окружающем их облаке частиц. Окружающая масса вещества остается холодной по сравнению с относительно высокотемпературными консолидированными зародышами.
Рис. 8 – Компьютерное моделирование показывает, что больший из образовавшихся зародышей (красный цвет) развивается гораздо быстрее и аккумулирует большую часть оставшегося исходного облака частиц (синий цвет).
Первоначально оба фрагмента, как тот, которому предстояло стать Луной, так и тот, которому предстояло стать Землей, были обеднены летучими и железом практически в одинаковой степени. Однако компьютерное моделирование показало, что если один из фрагментов оказался (случайно) несколько большей массы, чем другой, то дальнейшая аккумуляция вещества протекает крайне асимметрично. Зародыш большего размера растет гораздо быстрее. С увеличением разницы в размерах лавинообразно возрастает различие скоростей аккумуляции вещества из оставшейся части облака. В результате зародыш меньшего размера лишь немного изменяет свой состав, в то время как зародыш большего размера (будущая Земля), аккумулирует практически все первичное вещество облака и в конечном счете приобретает состав, весьма близкий к составу первичного хондритового вещества, за исключением наиболее летучих компонентов, безвозвратно покидающих коллапсирующее облако. Заметим еще раз, что утрата летучих элементов в этом случае происходит не за счет испарения в пространстве, а за счет выжимания остаточного пара коллапсирующим облаком.
Таким образом, предложенная модель объясняет сверхобедненность Луны летучими и дефицит железа в ней. Главная особенность модели –введение в рассмотрение фактора испарения, причем в условиях, исключающих или сводящих к малым величинам фракционирование изотопов. Этим преодолевается фундаментальная трудность, с которой сталкивается гипотеза мегаимпакта. Фактор испарения впервые позволил получить математическое решение развития двойной системы Земля – Луна при реальных физических параметрах. Нам представляется, что предложенная нами новая концепция происхождения Луны из первичного вещества, а не из мантии Земли, лучше согласуется с фактами, чем американская гипотеза мегаимпакта.
Предстоящие задачи
Хотя ответы на многие вопросы были получены, еще немало их остается, и встает новая крупная проблема. Она состоит в следующем. Мы в своих расчетах исходили из того, что Земля и Луна, по крайней мере их зародыши размером 2–3 тыс. км, возникли из облака частиц. Между тем существующая теория аккумуляции планет описывает образование планетных тел как результат соударения твердых тел (планетезималей) сначала метрового, потом километрового, стокилометрового и т.д. размеров. Следовательно, наша модель требует, чтобы в течение ранней стадии развития протопланетного диска в нем возникали и росли до почти планетарной массы крупные сгущения пыли, а не ансамбль твердых тел. Если это действительно так, то речь идет не только о модели происхождения системы Земля – Луна, но и о необходимости пересмотра теории аккумуляции планет в целом.
Остаются вопросы, касающиеся следующих аспектов гипотезы:
- необходим более детальный расчет температурного профиля в коллапсирующем облаке, совмещенный с термодинамическим анализом распределения элементов в системе частица – пар на разных уровнях этого профиля (пока это не сделано, модель остается скорее качественной гипотезой);
- следует получить более строгое выражение для газодинамического отталкивания с учетом локального характера действия этой силы в отличие от гравитационного взаимодействия.
- в модели оставлен в стороне вопрос о влиянии Солнца, произвольно выбран радиус диска и не рассмотрено деформирующее влияние столкновения сгущений при формировании диска.
- для получения более строгого решения важно было бы перейти к трехмерной постановке задачи и увеличить число модельных частиц;
- необходимо рассмотреть случаи формирования двойной системы из протодиска меньшей массы, чем суммарная масса Земли и Луны, так как вполне вероятно, что процесс аккумуляции происходил в две стадии – на ранней стадии – коллапс пылевого сгущения с образованием двойной системы, а на поздней стадии – дополнительный рост за счет соударения образовавшихся к тому времени в Солнечной системе твердых тел;
- в динамической части нашей модели остается не разработанным вопрос о причине высокого значения начального момента вращения системы Земля – Луна и заметного наклона оси Земли к плоскости эклиптики, в то время как гипотеза мегаимпакта такое решение предлагает.
Ответы на эти вопросы в значительной мере зависят от общего решения упомянутой выше проблемы эволюции сгущений в протопланетном вокругсолнечном газопылевом диске.
Наконец, следует иметь в виду, что наша гипотеза предполагает некоторые элементы гетерогенной аккреции (послойное формирование небесного тела), правда в смысле, противоположном принятому. Сторонники гетерогенной аккреции предполагали, что у планет сначала тем или иным способом образуется железное ядро, а затем уже нарастает преимущественно силикатная оболочка мантии. В нашей модели первоначально возникает зародыш, обедненный железом, и лишь последующая аккумуляция приносит обогащенный железом материал. Понятно, это существенным образом видоизменяет процесс формирования ядра и связанные с ним условия фракционирования сидерофильных элементов, и другие геохимические параметры. Таким образом, предложенная концепция открывает новые аспекты исследования в динамике формирования солнечной системы и в геохимии.
Луна доминирует в нашем ночном небе, с древних времён она затрагивала у людей самые поэтические струны души. Хотя за последние несколько десятилетий предложены новые понимания многих лунных тайн, большое количество нерешённых вопросов всё ещё окружают наш единственный «естественный» спутник. Мы привыкли полагаться на этот белый планетоид, который неустанно нарезает орбиту вокруг нашей планеты каждые 28 дней, и стал важной частью нашего природного мира. Но когда мы начинаем анализировать физические качества нашего знакомого соседа, многие детали позволяют предположить, что Луна не может быть естественным природным созданием.
Время (1,255 секунды), за которое свет, пущенный с Земли, достигает Луны. Рисунок выполнен в масштабе.
Луна сделана искусственно? Откуда эта абсурдная теория? Первые предположения выдвинули в 1960 году русские учёные Михаил Васин и Александр Щербаков, и позднее исследователей и коллег заинтересовала эта гипотеза-идея, которая содержит восемь постулатов, анализ которых раскрывает любопытные характеристики нашего спутника. Ниже приведён краткий обзор этих наблюдений.
Первая лунная загадка: большой спутник, маленькая планета.
По сравнению с другими планетами нашей солнечной системы и путь орбиты, и размер нашей Луны являются довольно значительными аномалиями. Другие планеты, конечно, тоже имеют спутники. Но у планет со слабым гравитационным воздействием, как например, Меркурий, Венера и Плутон, их нет. Луна составляет одну четверть размера Земли. Сравните это с огромным Юпитером или Сатурном, у которых несколько сравнительно небольших спутников (луна Юпитера составляет 1/80 его размера), и наша Луна , кажется, довольно редкое космическое явление. Луна имеет 27% диаметра, 60% плотности и 1/81 массы Земли.
Ещё одна интересная деталь: расстояние от Луны до Земли достаточно небольшое, и по видимым размерам Луна равна нашему Солнцу. Это любопытное совпадение наиболее очевидно во время полных солнечных затмений, когда Луна полностью закрывает нашу ближайшую звезду.
Наконец, почти идеальная круговая орбита Луны , отличается от орбит других спутников, которые имеют тенденцию к эллиптической форме.
Вторая лунная загадка: непонятное отклонение.
Гравитационный центр Луны почти на 1 800 м ближе к Земле, чем её геометрический центр. При таких значительных расхождениях учёные до сих пор не могут объяснить, как Луна умудряется сохранить свою почти идеально круговую орбиту.
Третья лунная загадка: кратеры.
Увидев фотографию поверхности Луны , вы уверены, что это мир кратеров. Подавляющее большинство космических тел, падающих на земную поверхность, либо полностью сгорали в атмосфере, либо значительно уменьшались в размерах. Без такой атмосферы Луна кажется не сильно «побитой». Если учесть, что глубина этих кратеров удивительно мелкая по сравнению с их окружностью, то можно предположить, что поверхность Луны состоит из чрезвычайно прочного материала, который предотвращает глубокое проникновение. Даже кратеры более 280 км в диаметре не глубже 6,5 км. Если Луна была бы просто однородным куском скалы, то должны существовать кратеры, которые, по крайней мере, в четыре-пять раз глубже.
Васин и Щербаков предложили, что лунная поверхность может быть сделана из титана. По сути, было проверено и установлено, что лунная кора обладает экстраординарным количеством титана. Слой титана оценивается советской командой почти в 32 км толщиной.
Четвертая лунная загадка: лунные океаны.
Что такое лунные океаны по своей сути? Считается, что эти гигантские расширения из застывшей лавы вышли из недр Луны из-за воздействия метеоритов. Хотя эта теория может быть легко объяснена вулканической деятельностью тёплой планеты, у которой расплавился интерьер, многие говорят, что Луна , скорее всего, всегда была холодным телом.
Пятая лунная загадка: гравитационные несоответствия.
Гравитационное притяжение на Луне не является однородным. Экипаж на борту Apollo VIII при пролёте около лунного океана, заметил, что гравитация Луны имеет резкие аномалии. В некоторых местах гравитация, кажется, таинственным образом усиливается.
Шестая лунная загадка: географическая асимметрия.
На обратной стороне Луны (сторона, которая не видна с Земли), мы нашли много кратеров, гор и географических потрясений. Однако со стороны Земли мы видим большинство океанов спутника. Почему 80 процентов лунных океанов находятся только на одной стороне Луны ? Луна всегда повернута к земле одной стороной.
Седьмая лунная загадка: низкая плотность.
Плотность нашей Луны составляет около 60 процентов от плотности Земли. Различные исследования показывают, что она неизбежно должна быть пустотелой. В своей книге 1982 года «Moongate: Suppressed Findings of the U.S. Space Program» (Скрытые результаты космической программы США) ядерный инженер и исследователь Уильям Брайан II пишет, что данные, представленные сейсмическими экспериментами Аполлонов показывают, что «луна полая и относительно жёсткая». Кроме того, ряд учёных были настолько смелы, что стали утверждать, что такая пустота является искусственной. Судя по изученным поверхностным слоям, учёные заявили, что луна , по-видимому, это планета, которая была сформирована «в обратном направлении». Это ещё один аргумент в пользу гипотезы искусственного происхождения.
Восьмая лунная загадка: другие версии происхождения.
За последнее столетие выдвинуто три основные теории происхождения Луны . По одной из них, Луна на самом деле была частью Земли, которая откололась. Другая теория считает, что Луна была сформирована в то же время, что и Земля, выйдя из одного облака первичной туманности. Эти гипотезы, однако, не объясняют невероятные различия, существующие в природе обоих тел. Третья теория предполагает, что после своего скитания в пространстве Луну притянула и захватила в свою орбиту Земля. Проблемы этой теории лежат в объяснениях выше: у Луны почти идеально круглая и циклическая орбита, и у неё сравнительно большой размер. В случаях, когда спутники притягиваются планетой, можно ожидать более эксцентрическую орбиту, или, по крайней мере, эллиптическую. Другая проблема всех трёх теорий - это их неспособность оправдать высокий угловой момент между Луной и Землей.
Четвёртое объяснение, описанное в этой статье, является, пожалуй, самым невероятным из всех. Тем не менее, это может объяснить различные аномалии Луны . Если спутник построен разумными существами, то на него не распространяются «правила», которые соблюдают тела, созданные случайным процессом миллиарды лет назад. На самом деле, многие учёные уже приняли эту теорию, как не менее актуальную, чем другие.
«Когда я впервые наткнулся на шокирующую советскую теорию, объясняющую истинную природу Луны , я был потрясён. Сначала мне показалось это невероятным и, естественно, я отверг её. Когда наши экспедиции Apollo привозили больше и больше фактов, подтверждавших советскую теорию, я был вынужден принять её», - пишет Дон Уилсон в прологе к своей книге по изучению теорий искусственного спутника «Our Mysterious Spaceship Moon» (Наш таинственный корабль Луна ).
Если Луна действительно искусственный объект, что было целью этого, а кто строил её? Было ли это просто сделано, чтобы в ночном небе был «фонарик», или были другие соображения такого дизайна? Её поле оказывает влияние на наши приливы и отливы, а некоторые считают, что полная луна может даже повлиять на наше психическое состояние. Став неотъемлемой частью жизни на Земле, трудно представить себе наш мир без Луны . Но, возможно, человечество когда-то знало такое безлунное небо.
Через несколько минут после того, как астронавты «Аполлона XI» установили первый сейсмограф на Луне 20 июля 1969 г., НАСА были отмечены первые признаки сейсмической активности спутника.
Несмотря на то, что они имели незначительный характер, учёные решили узнать, была ли вышеупомянутая активность вызвана падением на поверхность «Луны XV» советского беспилотного спутника, который был выведен на орбиту Луны в то же самое время, когда экипаж «Аполлона» осуществлял свою миссию. Закончилось всё тем, что он по воле случая ударился в так называемое «Море кризисов». Но не зависимо от характера падения то, что от начала и до сегодняшнего дня привлекает внимание исследователей - это удивительная длительность такой активности на нашем соседнем планетоиде.
В последнее время многие команды исследователей скрупулезно занимались расшифровкой тысяч часов записей, сделанных установленными на Луне сейсмографами во время программы «Аполлон». В этих полетах («Аполлон XI-XVI») были установлены измерительные приборы, передававшие на Землю большое количество данных. Это продолжалось вплоть до их отключения в 1977 году.
По словам исследователя Йосио Накамуро, геофизика из Университета Техаса, который в настоящее время изучает эти явления, существует разновидность лунотрясений (лунных землетрясений) малой силы, возникающих в среднем в 1000 км в глубину от поверхности Луны , что является весьма странным.
Кэтрин Л. Джонсон, геофизик из Океанографического Института Скриппса, отмечает, что глубина этой необычной сейсмической активности гораздо больше, чем на Земле. Кроме того, эти небольшие лунные землетрясения происходят несколько раз в день, и большинство из них происходят на видимой стороне луны . Это ещё один пример в растущем списке любопытных аномалий, которые обнаружены на нашем спутнике.
Клайв Р. Нил, профессор гражданского строительства и геологических наук Университета Нотр-Дам (США), тоже изучает данные, полученные программой «Аполлон». Он смог подтвердить наличие 28 сильных землетрясений небольшой силы (5,5 баллов по шкале Рихтера), и, что любопытно, после них Луна продолжала дрожать более 10 минут. На Земле, обычно, такие колебания продолжаются не более 30 секунд. Кроме того, он обнаружил, что Луна производит шум.
«Луна вибрировала, как звенящий колокол», - рассказал Нил в докладе NASA в 2006 году. Это явление наряду со многими другими исследованиями показывает, что наша Луна может быть полым астероидом, а не массой твёрдых пород.
Невероятные теории
Некоторые из тайн Луны могут быть разгаданы, если наука сможет подтвердить её происхождение. Если бы мы могли каким-то образом узнать историю Луны , то необъяснимое лунное поведение приобрело бы смысл. Из трёх или четырёх наиболее популярных теорий прошлого века, наиболее распространённая - медленное столкновение. Эта теория описывает формирование спутника из фрагментов меньших планет, сталкивающихся с Землей.
Чтобы проверить динамическое поведение такого столкновения, лаборатории используют суперкомпьютеры, способные воссоздать графики с миллионами возможных переменных. По расчётам, Луна могла сформироваться, если тело определённого размера столкнулось бы с Землёй под определённым углом, освободив пространственный материал, способный собраться воедино, не упав на Землю. Это потребует, наряду с другими переменными, влияющими на разрушение объекта, чтобы он ударился о Землю со скоростью чуть более 14 км в секунду.
Хотя учёные спроектировали способ воссоздать этот сложный сценарий, по-прежнему существует большое разнообразие лунных характеристик, которые не поддаются объяснению.
Светящийся лунный свет
Некоторые наблюдатели, увидевшие маленькие огоньки на Луне , посчитали их проявлением внеземных цивилизаций, но большинство из них оказались облаками магнито-заряженных частиц пыли, которые появляются на поверхности Луны , как светящиеся точки. Эти огни, известные как лунные временные явления (Lunar Transient Phenomena - LTP), наблюдаются на протяжении веков. Эта явление, представлявшее большой интерес во времена программ «Аполло», было пересмотрено в конце 2005 года.
Астронавты «Аполлона-XVII» установили на Луне в 1972 году прибор LEAM (лунные выбросы и метеориты, Lunar Ejecta and Meteorites) для наблюдения за пылью, оставленной небольшими метеоритами после удара о лунную поверхность. Исследователи изучали данные более 30 лет, чтобы понять причины LTP.
«К всеобщему удивлению, LEAM увидел большое число частиц каждое утро, в основном с востока или запада, не севернее и не южнее, и, в основном, медленнее, чем ожидаемая скорость лунного выброса», - сказал Гари Олхоефт, профессор геофизики в Школе руд в Колорадо, в отчёте NASA.
Исследователи обнаружили, что через несколько часов после каждого лунного восхода солнца температура вырастала почти до 100 C, и прибор LEAM пришлось отключать, чтобы избежать перегрева. Учёные недоумевают, что может создать такие странные явления?
Изготовление Луны
В 1960 году Михаил Васин и Александр Щербаков из Академии наук СССР изучили эти любопытные данные и разработали теорию, которая могла бы пролить свет на тайны Луны .
Они предположили, что наш спутник не следует законам других природных космических тел, потому что не был сформирован в результате естественных процессов. Советская команда утверждала, что Луна была промышленным изделием. Хотя некоторые могут смеяться над этой идеей, многочисленные отчёты и данные из НАСА заставили многих серьёзно рассмотреть теорию искусственного происхождения Луны . В первой части этой статьи показано, что Луна обладает редкими характеристиками и странными явлениями, которые не обнаружены у других небесных тел. Например, неглубокие кратеры предполагают, что Луна сделана из очень прочного материала; плотность Луны настолько низкая, что она могла бы плавать в воде; для спутника Земли Луна имеет слишком большие размеры; она имеет почти идеальную круговую орбиту и гравитационное непостоянство на всей поверхности.
Скептики, конечно, скажут, что древний человек не мог разработать технологию построения такого светящегося колосса, это просто смешно. Но если остановиться и посмотреть на достижения и проекты современных людей, возможно, эта идея не покажется такой уж сумасшедшей. Известный астроном Карл Саган однажды сказал, что вслед за Луной и Марсом человек уже начал изменять виды других миров. Наше влияние сегодня, конечно, больше, так как Луна даже рассматривается как возможный источник энергии. Этот проект предлагает расставить огромные солнечные батареи на нашем спутнике, и направить эту энергию на Землю посредством микроволн.
Даже если и было такое общество с необходимыми технологиями, по какой причине им нужно было создавать Луну ? Некоторые говорят, что жизнь на Земле была бы слишком хаотичной без этого спутника. Без нашего «гравитационного якоря» на Земле день был бы 6 часов, невыносимо холодно зимой и жарко летом. Как отмечают астрономы, Луна отдаляется от Земли на несколько сантиметров в год, некоторые ученые даже начали рисовать идеи для поддержания нашей планетарной стабильности. Александр Эйвиан из Университета Айовы (США) предложил «похитить» один из спутников Юпитера (Европу) и поместить его на нашей орбите, но это, конечно, достаточно сложно для безупречной реализации.
Такое намерение манипулирования небесными телами нашей Солнечной системы -характерный пример влияния, которое может оказать человек на космос в ближайшие годы. Так что нам следует пересмотреть взгляды на невозможность того, что цивилизация, подобная нашей, возникшая тысячи лет назад, могла зажечь высоко в небе огромный «космический светильник».
Леонардо ВИНТИНИ/перевод Геннадия БУСЛОВА
Великая Эпоха (The Epoch Times)