Откуда взошла Луна
Астрономы давно ломают голову над происхождением Луны. У маленькой Земли не должно быть такого огромного спутника. Рождение Селены приписывают грандиозной космической катастрофе, но даже эта гипотеза объясняет не все известные про спутник факты.
Давайте мысленно забудем, что есть Земля и Луна и посмотрим, как выглядит Солнечная система без них. Картина получается очень стройной и логичной.
Все планеты-гиганты имеют внушительную свиту: у Сатурна 146 лун, у Юпитера их – 95 (причем у обеих планет регулярно открывают все новые спутники), у Урана и Нептуна известно 27 и 14 спутников, соответственно. Но эти цифры наверняка не полны: крайние планеты Солнечной системы мало исследованы.
Похожие на Землю скалистые миры, напротив, обделены лунами: у Меркурия и Венеры их нет вообще, а у Марса – два крошечных спутника.
Объяснить такую картину очень просто. Классическая теория говорит, что спутники формируются вместе с планетой из того же газопылевого облака. Центральное тело становится планетой, а сгустки на окраинах – ее спутниками. Но этот механизм хорошо работает, только когда исходное облако вещества достаточно велико. Чем больше материи, тем сильнее гравитация, собирающая ее в комки. Раз уж хватило материала на крупные спутники, то и планета должна получиться внушительной – если не Юпитер, то хотя бы Уран, но уж никак не маленькая Земля.
Поэтому и встает вопрос, как же в эту замечательную схему с пропорциональными по размерам планетами и спутниками вписать историю с нашей Землей и громадной Луной.
Диаметр Селены почти 3500 км. По этому параметру наш спутник больше Плутона, еще недавно считавшегося планетой, и всего в 1,4 раза меньше Меркурия. Луна замыкает пятерку крупнейших спутников в Солнечной системе. Больше земного только Ганимед (спутник Юпитера), Титан (спутник Сатурна), Каллисто и Ио (тоже спутники Юпитера).
Почему же у нашей скромной планеты оказался пятый по величине спутник? Откуда он взялся?
Оторвавшаяся от Земли
В 1878 г. астроном и математик Джордж Дарвин, сын знаменитого биолога, предложил свою теорию образования Луны. По его мнению, некогда Земля вращалась вокруг своей оси так быстро, что от нее отрывались куски. Из этого потерянного вещества и сформировалась Луна. Дарвин, как и многие в его время, считал новорожденную Землю расплавленной. Это добавляло веса его теории: жидкие тела не слишком прочны.
Что не так с этой теорией? Теперь мы знаем то, что не было известно Дарвину: наша планета всегда была твердой. Чтобы потерять массу, достаточную для образования Луны, Земля должна была делать один оборот вокруг своей оси примерно за час. Но такое вращение невозможно: у системы Земля–Луна не хватает момента импульса.
Что такое момент импульса, удобно пояснять на примере фигуриста, делающего тулуп. Сначала спортсмен медленно поворачивается вокруг своей оси с раскинутыми руками. Подпрыгнув, почти прижимает руки к туловищу и сразу же начинает вращаться очень быстро. Так и действует закон сохранения момента импульса. В самой приблизительной формулировке он гласит: если вращающаяся система сжимается, становится компактнее (фигурист подбирает руки), она начинает вращаться быстрее. Если система, наоборот, расширяется (спортсмен раскидывает руки), то начинает вращаться медленнее.
Представим себе, что наша планета – это фигурист, а Луна – его ладонь. Правда, их связывает не плоть, а силы тяготения. Мы знаем, где сегодня находится Луна, и с какой скоростью вращается Земля. По закону сохранения легко рассчитать, как быстро планета вращалась бы вокруг своей оси, если бы Селена находилась прямо на ее поверхности. Да, быстро, но все равно медленнее одного оборота в час.
Залетная гостья
Может быть, Луна – это астероид, пролетавший мимо Земли и захваченный ее притяжением? Такая гипотеза тоже высказывалась, но от нее пришлось отказаться после анализа лунного грунта.