Образование Луны положило Землю на лопатки

Американские астрономы предложили уточнённый сценарий образования Луны в результате колоссального столкновения Земли с другой планетой. Согласно их гипотезе, энергия этого соударения была куда больше, чем считалось ранее, и на некоторое время положила нашу планету набок так, что ось её суточного вращения указывала на Солнце. Лишь после длительного гравитационного взаимодействия Луны, Земли и Солнца планета выпрямилась. Соответствующая статья опубликована в журнале Nature.

Доминирующая сейчас гипотеза образования Луны предполагает, что в прото-Землю врезалась другая планета размером примерно с Марс. Удар был так силён, что испарил основную часть прото-Земли, превратив её горные породы в сверхкритическую жидкость. При превращении в такую жидкость, во многом похожую на газ, планета резко увеличилась в размерах почти до 100 000 километров в диаметре. Это в восемь раз больше её нынешних параметров. По мере её охлаждения та часть сверхкритической жидкости, что была дальше 40 000 километров от центра, сконденсировалась в Луну, а та, что ближе — выпала на Землю.

У теории есть ряд сложных мест. Во-первых, Луна слишком похожа на Землю по химическому составу. Если во вторую ударила другая планета, она должна была оставить свои следы в химическом облике нашей планеты. Поскольку таких следов практически нет, считается, что другая планета (Тейя) либо ударила по касательной, либо утонула в нижних слоях Земли. Оба предположения легко раскритиковать.

Во-вторых, гипотеза конденсации Луны на орбите требует, чтобы Луна вращалась ровно в плоскости экваториального диска Земли, куда будущий лунный материал естественным образом направляла гравитация. Например, у Сатурна кольца расположены в экваториальной плоскости. Однако достаточно взглянуть в небо, чтобы заметить, что плоскость вращения Луны наклонена относительно плоскости земного экватора. Величина наклона составляет примерно пять градусов.

Новая гипотеза обращается к этим слабым местам. Исследователи провели моделирование процессов, которые могли произойти после удара Тейи об Землю. Согласно их расчётам, часть энергии столкновения затем могла рассеяться не только внутри системы Луна — Земля, но и внутри системы Луна — Земля — Солнце. Поскольку масса Солнца куда больше, чем у названных планет, оно могло скомпенсировать своим приливным воздействием более значительную энергию столкновения.

Авторы работы полагают, что неучёт этого фактора ранее мешал астрономам понять истинный масштаб гигантского планетарного столкновения. Их расчёты показали, что когда Тейя попала в прото-Землю, она буквально уложила её набок. До столкновения 4,5 миллиарда лет назад оси суточного вращения Земли и Солнца смотрели примерно в одну сторону — перпендикулярно плоскости Солнечной системы. Однако сразу после удара Тейи земная ось вращения упала на бок и смотрела на Солнце. Нашу планету раскрутило ударом так сильно, что сутки сразу после него длились всего два часа, а не четыре, как считалось ранее.

Энергия столкновения была настолько огромна, что смогла испарить основную часть прото-Земли и Тейи и превратить их материал в огромное облако, в котором вещество обоих перемешалось до почти однородного состояния. Это объясняет первое слабое место теории ударного возникновении Луны. И Земля, и её спутник имеют одинаковый состав не потому, что Тейя улетела неизвестно куда, а потому, что оба современных объекта являются результатом практически полного перемешивания вещества двух древних небесных тел. На протяжении длительного времени Луна постепенно удалялась от Земли, при этом приливные взаимодействия с ней замедлили вращение планеты и удлиняли земные сутки. Затем приливное взаимодействие Солнца и системы Луна — Земля постепенно выправили земную ось вращения, а Луна попала на свою нынешнюю орбиту.