Несмотря на то, что Луна является ближайшим соседом нашей планеты, ученые уже сотни лет бьются над загадкой ее происхождения. С 1980-х годов эксперты предполагали, что наш лунный спутник образовался в результате взрывного столкновения с протопланетой Тейей в начале истории Земли.
Однако теперь исследование показывает, что эта так называемая теория «столкновения» может оказаться неверной. Вместо этого исследователи из Университета штата Пенсильвания утверждают, что Земля могла просто захватить Луну, когда она пролетала мимо, в ходе процесса, называемого захватом с двоичным обменом.
Эта радикальная теория предполагает, что Луна могла зародиться как часть «земной двойной системы» — пары каменистых объектов, вращающихся вокруг друг друга.
Когда эта пара прошла в зоне притяжения Земли, Луна была вытянута на орбиту, а второе тело было выброшено в космос.
Ведущий автор исследования профессор Даррен Уильямс говорит: «Никто не знает, как образовалась Луна. За последние четыре десятилетия у нас была одна возможность того, как это произошло. Теперь у нас есть две».
В 1984 году ученые собрались на конференцию в Коне на Гавайях, чтобы прийти к единому мнению о том, как образовалась Луна.
Используя 363 кг лунного материала, доставленного миссиями НАСА «Аполлон», ученые обнаружили, что химический состав Луны похож на состав Земли, но не полностью идентичен.
На основании этих данных они пришли к выводу, что Луна, должно быть, образовалась из обломков, выброшенных при столкновении небесного тела с молодой Землей.
Эта теория была популярна, поскольку она хорошо согласуется с большей частью того, что мы сейчас знаем о химическом составе Луны, но она не объясняет всех деталей.
Например, профессор Уильямс и его соавтор отмечают, что если бы Луна образовалась из кольца обломков, медленно сгущающихся в сферу, мы могли бы ожидать, что она будет вращаться по орбите над экватором.
Однако на самом деле орбита Луны наклонена в совершенно другую плоскость, примерно на семь градусов от экваториальной плоскости.
Чтобы найти альтернативное объяснение тому, почему это может быть так, исследователи рассмотрели явление, называемое захватом двоичного обмена.
Это говорит о том, что Земля могла зацепить одно из пары пролетающих мимо каменистых тел и превратить его в свой спутник.
В поддержку этой идеи профессор Уильямс приводит в пример Тритон, крупнейший спутник Нептуна. Современные теории предполагают, что Тритон был притянут к Нептуну из пояса Койпера, где, как считается, каждый десятый объект является двойным.
Как и наша Луна, Тритон вращается под значительным наклоном, отклоняясь на 67 градусов от экватора планеты. И, согласно математическим моделям, вполне вероятно, что то же самое могло произойти и с нашей Луной.
В своей статье, опубликованной в журнале The Planetary Science Journal, исследователи подсчитали, что Земля могла захватить объект массой от одного до 10 процентов от своей общей массы.
Масса Луны составляет всего 1,2 процента от массы Земли, и она вполне попадает в этот диапазон.
Единственное условие заключается в том, что двойная планета должна была бы пройти на расстоянии всего 128 750 км от Земли со скоростью меньше 10 800 км в час. Хоть это и может показаться невероятно быстрым, в масштабах Солнечной системы это эквивалентно неспешной прогулке.
Проблема в том, что даже при таких умеренных скоростях в момент прибытия Луны ее орбита была бы сильно вытянутой, как у кометы вокруг Солнца. Однако исследователи также показывают, как эта орбита могла эволюционировать под воздействием приливных сил.
Поскольку Луна движется вокруг Земли, приливы и отливы слегка отстают от ее орбиты, создавая гравитационное притяжение, которое постепенно усмиряет ее дикую орбиту.
За тысячи лет это постоянное притяжение сделало орбиту более правильной и круговой, пока она не приняла ту близкую к нынешней орбиту форму.
Профессор Уильямс говорит: «Сегодня прилив Земли опережает прилив Луны, прилив ускоряет движение по орбите. Это дает ей импульс, небольшой толчок. Со временем Луна немного отдаляется».
Теперь Луна находится так далеко, что и Солнце, и Земля притягивают ее, заставляя ее удаляться примерно на 3 см каждый год.
Эта теория имеет ряд ключевых преимуществ, поскольку она объясняет, почему орбита Луны так наклонена, и объясняет наличие определенных химических изотопов, обнаруженных на Луне, но не на Земле.
Исследователи признают, что их теорию будет трудно доказать, и она основана на нескольких «неправдоподобных событиях», происходящих одновременно.
Однако профессор Уильямс утверждает, что захват с помощью двоичного обмена является жизнеспособной альтернативой стандартной теории столкновений и заслуживает дальнейшего рассмотрения.
Исследователи утверждают, что двойные планеты могли быть более распространены в ранней Солнечной системе и вполне могли способствовать образованию Луны.
«Это открывает кладезь новых вопросов и возможностей для дальнейшего изучения», - резюмировал профессор Уильямс.
