За шесть миссий на Луну с 1969 по 1972 год астронавты Аполлона собрали более 360 кг лунных пород и почвы. Химический и изотопный анализ этого материала показал, что он похож на породы и почву на Земле: богатый кальцием, базальтовый и датируемый примерно 60 миллионами лет после образования Солнечной системы.
Используя эти данные, ученые-планетологи, собравшиеся на конференции в Коне на Гавайях в 1984 году, пришли к единому мнению, что Луна образовалась из обломков после столкновения с молодой Землей.
Но это может быть не истинная история происхождения Луны, по словам двух исследователей из Университета штата Пенсильвания. Новое исследование, опубликованное в журнале The Planetary Science Journal Дарреном Уильямсом, профессором астрономии и астрофизики в Университете штата Пенсильвания Беренд, и Майклом Цуггером, старшим инженером-исследователем в Лаборатории прикладных исследований в Университете штата Пенсильвания, предлагает другую возможность: Луна была захвачена во время тесного сближения молодой Земли и земной двойной звезды — Луны и другого каменистого объекта.
«Конференция в Коне задала тон повествованию на 40 лет», — сказал Уильямс. Но вопросы все еще оставались. Например, луна, которая образуется в результате столкновения планет, принимая форму, когда обломки слипаются в кольцо, должна вращаться над экватором планеты. Луна Земли вращается в другой плоскости.
«Луна находится ближе к Солнцу, чем к экватору Земли», — сказал Уильямс.
Исследователи утверждают, что в альтернативной теории захвата с обменом двоичными объектами гравитация Земли разделила двоичные объекты, захватив один из объектов — Луну — и сделав ее спутником, вращающимся в своей текущей плоскости.
Уильямс сказал, что есть доказательства того, что это происходит и в других местах Солнечной системы, указывая на Тритон, крупнейший из спутников Нептуна. Господствующая гипотеза в этой области заключается в том, что Тритон был вытянут на орбиту из пояса Койпера, где, как считается, 1 из каждых 10 объектов является двойным.
Тритон вращается вокруг Нептуна по ретроградной орбите , двигаясь в направлении, противоположном вращению планеты. Его орбита также значительно наклонена, под углом 67 градусов к экватору Нептуна.
Уильямс и Цуггер определили, что Земля могла бы захватить спутник даже большего размера, чем Луна, — объект размером с Меркурий или даже Марс, — но полученная орбита могла быть нестабильной.
Проблема в том, что орбита «захвата» — та, по которой движется Луна — изначально была вытянутым эллипсом, а не окружностью. Со временем, под влиянием экстремальных приливов, форма орбиты изменилась.
«Сегодня земной прилив опережает лунный», — сказал Уильямс. «Прилив ускоряет орбиту. Он дает ей импульс, небольшой толчок. Со временем луна немного отдаляется».
Эффект обратный, если Луна находится ближе к Земле, как это было бы сразу после захвата. Рассчитав приливные изменения, а также размер и форму орбиты, исследователи определили, что первоначальная эллиптическая орбита Луны сократилась за тысячи лет.
Орбита также стала более круговой, закругляясь, пока лунное вращение не зафиксировалось на орбите вокруг Земли, как это происходит сегодня.
По словам Уильямса, в этот момент приливная эволюция, вероятно, обратилась вспять, и Луна начала постепенно удаляться.
По его словам, каждый год Луна отдаляется от Земли на 3 сантиметра. На своем текущем расстоянии от Земли — 384,5 тыс км — Луна теперь испытывает значительное притяжение со стороны гравитации Солнца.
«Луна сейчас так далеко, что и Солнце, и Земля соревнуются за ее внимание, — сказал Уильямс. — Оба тянут ее на себя».
Его расчеты показывают, что математически захваченный спутник бинарного обмена может вести себя так же, как земная луна. Но он не уверен, что именно так возникла луна.
«Никто не знает, как образовалась Луна», — сказал он. «За последние четыре десятилетия у нас была одна возможность того, как она там оказалась. Теперь у нас есть две. Это открывает кладезь новых вопросов и возможностей для дальнейшего изучения».
