Андрей Ваганов
Когда-то они были единым дискообразным облаком частиц и пыли – Земля и Луна.
Фото NASA
Ближайшему к Земле естественному космическому объекту, Луне, испокон веков везло на гипотезы, объясняющие ее происхождение. Опуская совсем уж ветхозаветные космогонические построения, отметим только, что, например, еще в XIX веке Джон Дарвин (сын создателя теории эволюции Чарльза Дарвина) выдвинул теорию возникновения Луны: естественный наш спутник – это вырванный за счет сил вращения из района Тихого океана кусок земной тверди. Однако в последние три десятка лет возобладала в научном сообществе так называемая импакт-теория (ударная, катастрофическая). Ее предложили в 1975 году американские исследователи.
На ранней стадии возникновения Солнечной системы (по современным данным, возраст Солнечной системы – 4,6 млрд. лет), когда между только-только сформированными планетами «гуляло» множество бесхозных космических объектов, тело величиной с Марс косым ударом вырвало «кусок» Земли. Предполагают, что этот удар произошел в районе нынешнего Тихого океана (привет Дарвину-младшему!). Этот вырванный «кусок», плоть от плоти Земли, затем раздробился на множество осколков (того типа, из которых, например, состоят кольца Сатурна). А уже затем из этих фрагментов путем «слипания» (аккреции) и возник единственный, самый необычный сателлит в Солнечной системе.
Например, у планет-гигантов спутники имеют совсем другую природу, чем сами планеты. (Планеты эти в основном состоят из газа, а их спутники – либо ледяные, либо силикатные глыбы.) Марсианские Фобос и Деймос – это захваченные притяжением Красной планеты астероиды. А вот Луна...
Все другие спутники в Солнечной системе составляют тысячные доли от масс планет, которым они принадлежат. Луна – 1/81 от массы Земли. Анализ образцов лунного грунта, доставленного на Землю космическими аппаратами СССР и США, показал: химический состав грунта идентичен земному. Кроме двух-трех минералов, все остальные известны и на Земле, хотя и немного модифицированы применительно к лунным условиям. Это и естественно. А вот железом Луна обеднена (железа в земной коре – 32,5%, а в лунной – около 10%). Почему?
Все эти трудности вроде бы вполне благополучно снимает ударная теория происхождения Луны.
Однако в последние годы группа российских ученых под руководством академика, директора Института геохимии и аналитической химии РАН Эрика Галимова разрабатывает динамическую модель формирования Луны, без всяких космических катастроф и подобных тому коллизий. «Моя гипотеза – Земля и Луна в начальной стадии формирования представляли собой единую двойную систему, некое облако частиц», – поясняет Эрик Михайлович Галимов.
Представьте себе пчелиный рой: каждое насекомое движется вроде бы хаотически, но весь рой летит в строго определенном направлении. А теперь заменим пчел на мельчайшие частицы вещества, собранные в некий двумерный диск, находящийся в подвешенном состоянии в космическом пространстве, примерно на орбите нынешней Земли. Ученые из ГЕОХИ сделали несколько простых допущений: плотность в этом космическом «рое» была распределена неравномерно, каждая частица испытывала твердототельное вращение, и, наконец, вектора скорости частиц были направлены хаотично (то есть не направлены никак). Загнали исходные данные в систему дифференциальных уравнений, которую (систему), в свою очередь, «загнали» в компьютер┘
Увы, из двумерного диска частиц двойная система – прообраз системы Земля–Луна – никак не получалась.
«Но все меняется, если учесть еще один параметр – испарение частиц, – рассказывает академик Галимов. – До наших работ этот фактор во всех теориях происхождения Луны никто не учитывал».
А что поменялось-то? Ведь этот самый фактор, по словам того же Галимова, чрезвычайно мал: для того чтобы частица размером 1 мм испарила 40% своей массы, потребуется не менее 10 000 лет. Тем не менее модель «парящего» облака частиц буквально на глазах ученых (естественно – на компьютерных мониторах) начала превращаться в этакую неравновеликую гантелю – двойную систему Земля–Луна. (Точнее будет сказать: прото-Земля–прото-Луна.)
Но если все так хорошо – куда же все-таки делось железо с Луны?
Во-первых, надо отметить, что с лунным железом не все так просто. Его действительно меньше в три с лишним раза, чем на Земле. Но вот в мантии Луны – 13% железа, а в мантии Земли – только 8%.
Во-вторых. Луна действительно существенно обделена летучими компонентами по сравнению с Землей. Но уже давно экспериментально было установлено, что железо (в форме оксида железа) при плавлении не такое уж нелетучее вещество, оно приближается по этому показателю к натрию и калию┘
В-третьих. Было обнаружено удивительно точное совпадение состава лунного грунта с составами испаренных на 40% хондритов – каменных метеоритов, состоящих из мелкозернистой силикатной массы. (Из-за своей «древности», хондриты для геохимиков – это некая эталонная система космического вещества: точка отсчета, с которой можно сравнивать все другие минеральные структуры.)
«То есть основные характеристики, которые могут говорить о сходстве или различии Земли и Луны, могут быть объяснены (и объединены) в нашей динамической модели, – подчеркивает академик Галимов. – Мы разработали механизм, который ведет к образованию двойной системы из прото-облака частиц. И в основе этого механизма – испарение! Именно испарение держит систему частиц долгое время – от 10 тыс. до 100 тыс. лет – несхлопывающейся. Этого времени, по геологическим меркам – краткого мига, оказывается как раз вполне достаточно для формирования двойной системы, а из нее – Земли и Луны».
Конечно, как и любая модель, эта имеет свои допущения. Например, ученые не учитывали пока влияния температуры на всю динамику двойной системы. В модели рассматривалось прото-облако из 10 тыс. частиц (ограничение связано только с мощностью компьютерного оборудования, доступного в данный момент исследователям); если массу Земли разделить на это число, то получится, что каждая частица – это вполне гигантский шар. «Но качественно наша модель работает, – уверен Эрик Галимов. – Это – «ствол» решения проблемы возникновения системы Земля–Луна».
Предлагаются и экспериментальные варианты проверить, куда «растет» этот ствол.
Если верна динамическая теория академика Галимова, то ядро Луны должно составлять около 5% массы всего спутника (это соответствует радиусу ядра 450–500 км). Импактная теория согласуется с ядром небольшого радиуса. В принципе по некоторым косвенным наблюдениям вполне возможно достаточно точно разрешить и эту загадку естественного спутника Земли┘
Впрочем, их у нее много. Вот еще одна, в заключение.
На обратной стороне Луны расположена гигантская многокольцевая впадина (или бассейн) вблизи южного полюса. Это самый большой из известных сегодня кратеров в Солнечной системе. Диаметр внешнего кольца этой структуры достигает 2500 км, что в 1,4 раза больше лунного радиуса. По данным измерений высот на снимках, полученных автоматическими станциями серии «Зонд» (1968–1970 гг.), глубина впадины достигает 10–12 км относительно окружающего материка. Выходит, в Луну кто-то очень сильно «постучался» в свое время. Кто?
