Каким образом могла образоваться луна кратко

Обновлено: 07.07.2024

Несмотря на то, что Луна является спутником Земли все время ее существования, ученые до сих пор не совсем уверены, как она появилась. Есть много известных теорий, которые объясняют происхождение спутника планеты. Рассказываем о самых необычных из них.

Согласно нескольким теориям и гипотезам Земля могла захватить Луну, спутница нашей планеты появилась из взрыва и два тела родились одновременно.

В 1878 году сын Чарльза Дарвина, Джордж, представил миру интересную гипотезу образования Луны. Согласно ей, материал, из которого образовался спутник, был выброшен в космос расплавленной, быстро вращающейся Землей в самые ранние дни Солнечной системы. В итоге, Луна появилась в виде магматического сгустка под действием центробежных сил.

Большинство ученых отвергают гипотезу деления. Их главный аргумент — Земля не могла вращаться достаточно быстро, чтобы выбросить огромный кусок породы. Но одно исследование, проведенное в 2010 году, показало, что естественный ядерный взрыв, вызванный сверхконцентрацией радиоактивных элементов, мог вытеснить на орбиту кусок ранней Земли размером с Луну.

Некоторые исследователи предполагают, что Луна могла первоначально сформироваться в другом месте — возможно, даже вокруг другой планеты, такой как Венера, — прежде чем ее захватило гравитационное притяжение Земли. Во всяком случае, именно таким образом другие миры получили свои спутники. Например, Фобос и Деймос, две крошечные луны Марса, считаются захваченными астероидами.


Идею захвата нельзя назвать в полной мере теорией происхождения, скорее, появления Луны. Также ее основная проблема в геохимическом сходстве Земли и Луны. У двух тел почти одинаковое соотношение изотопов кислорода. Это позволяет предположить, что они образовались из одного и того же сырья.

Луна из газа и пыли

Еще одна теория предполагает формирование Луны рядом с Землей 4,5 млрд лет назад. Она появилась, когда газ и пыль объединились в спутник в той же части протопланетного диска нашей Солнечной системы, где и родилась Земля.


Газ и пыль объединились в спутник в одной и той же части протопланетного диска нашей Солнечной системы. Фото: Копенгагенский университет, Ларс А. Буххаве

Хотя эта теория может объяснить изотопное сходство между Землей и Луной, она все равно неидеальна. Она не позволяет объяснить, например, откуда такой высокий угловой момент системы Земля-Луна или почему у спутника такое маленькое железное ядро ​​по сравнению с ядром нашей планеты.

Луна из планетезималей

Согласно еще одной теории, Луна сформировалась из обломков, образовавшихся, когда планетезимали — строительные блоки, из которых выросла Земля, Марс и другие полноценные планеты — столкнулись друг с другом вскоре после образования Солнечной системы. На сегодняшний день представлено очень мало доказательств в поддержку этой теории. Кроме того, она не может объяснить геохимическое сходство между Землей и ее естественным спутником.


Протопланетные диски. Фото: НАСА/ Лаборатория реактивного движения-Калифорнийский технологический институт/ Т. Пайл (SSC)

Главная теория

Ведущая теория формирования Луны предполагает, что она образовалась из материала, выброшенного в космос, когда тело размером с планету врезалось в новообразованную Землю около 4,4 млрд лет назад. Сам ударный объект назвали Тейя, и он был размером с Марс. Согласно другой версии, Тейя и протоземля были примерно на 50% массивнее современной Земли.

Так где же ответ?

В то время как теория гигантского удара по-прежнему корректируется и уточняется, по мнению большинства ученых, она лучше всего объясняет состав и орбиту Луны. Например, теория предсказывает маленькое железное ядро ​​Луны, поскольку оно должно было образоваться в основном из мантии ударника и ранней Земли (обеим из них не хватало железа, которое уже было сконцентрировано глубоко в ядре).

Современное представление.

По современным представлениям, считается, что Луна сформировалась одновременно с Землей 4,55 млрд лет назад из роя холодных газов, пыли и твердых фрагментов вещества на расстоянии от 5 до 20 земных радиусов или 32…128 тыс. км. Напомним, что в настоящее время Луна располагается на среднем расстоянии 384 тыс. км от земли.

Какие же есть другие теории?

Гипотеза центробежного отделения.

Гипотеза.

Гипотезу отделения Луны от Земли впервые выдвинул Джордж Дарвин, сын знаменитого Чарльза Дарвина, в 1878 году. Он предположил, что Земля, после образования, вращалась с очень высокой скоростью. Под действием центробежных сил планета стала настолько вытянутой по экватору, что от неё оторвался крупный кусок вещества (возможно, этому способствовали приливные силы Солнца). Из этого вещества впоследствии образовалась Луна. Эту гипотезу поддержал в 1882 году геолог Осмонд Фишер: по его мнению, бассейн Тихого океана образовался именно на том месте, где оторвалась от Земли будущая Луна. Гипотеза Дарвина — Фишера приобрела большую популярность и оставалась общепринятой в начале XX века.

Аргументы за и против.

Отрыв вещества от чрезмерно растянутого экваториального выступа хорошо объясняет имеющийся размер Луны. Этой гипотезе хорошо соответствует и меньшая плотность Луны, поскольку она соответствует плотности земной мантии. Современные данные подтверждают и факт более быстрого вращения Земли в далёком прошлом. Однако требуемая для центробежного отрыва скорость вращения чрезмерно велика (один оборот Земли за 1-2 часа). Момент импульса вращения Земли в таком случае должен был в 3-4 раза превышать нынешний момент импульса системы Земля — Луна (который и без того необычно высок). Появление у образовавшейся Земли такого момента импульса вращения невозможно объяснить, как невозможно объяснить и его последующее исчезновение.Более низкое, чем у Земли, содержание летучих элементов в лунном веществе не вписывается в данную гипотезу. К тому же современная теория тектоники литосферных плит считает, что тихоокеанский бассейн в его нынешнем виде существует всего около 70 миллионов лет, и никак не мог образоваться при отрыве мантии от Земли.

Гипотеза захвата.

Гипотеза.

Гипотезу захвата первым выдвинул в 1909 году американский астроном Томас Джефферсон Джексон Си ( Thomas Jefferson Jackson See ). По этой гипотезе, Луна образовалась как независимая планета где-то в Солнечной системе, а затем в результате неких пертурбаций перешла на эллиптическую орбиту, пересекающуюся с орбитой Земли. При очередном сближении с Землёй Луна была захвачена гравитацией Земли и стала её спутником.

За и против.

  • Легенды ряда народов Земли, в частности, догонов , говорят о временах, когда Луны на небе ещё не было, и о появлении на небе нового светила (Луны).
  • При подготовке к отправке спускаемой автоматической станции на Луну в ОКБ С. П. Королёва пришлось решать вопрос о её происхождении. Если считать, что Луна вращается вокруг Земли миллиарды лет и, поскольку у неё нет плотной атмосферы, на её поверхности должен был скопиться многометровый слой опадающей из космоса пыли, в котором при посадке утонула бы станция, сконструированная для посадки на твёрдый грунт. В ОКБ разгорелись споры и появилось два подхода к созданию спускаемой части станции. Первый предполагал слой лунной пыли на поверхности и разработку средств посадки и передвижения по такому слою (например, пылевые катера). Второй — что Луна была захвачена Землёй сравнительно недавно и поэтому поверхность Луны, соответственно, твёрдая, на что и можно рассчитывать при посадке. Поскольку не было подтверждённых научных данных, ни один подход не мог взять верх, а учесть оба по техническим причинам было невозможно. Известно, что в этих условиях С. П. Королёв принял волевое решение считать поверхность Луны твёрдой и рассчитывать станцию соответственно:
  • Захват Луны земной гравитацией мог бы хорошо объяснить высокий момент импульса системы Земля — Луна. Но результаты моделирования показывают, что вероятность захвата Землёй пролетающего тела с массой Луны ничтожно мала. Гораздо более вероятно, что пролетающая планета столкнулась бы с Землёй или наоборот, была бы отброшена гравитацией Земли далеко за пределы земной орбиты. Вариант с возможным захватом требует прохождения Луны на расстоянии меньше предела Роша , то есть Луна, возможно, была бы разорвана действием приливных сил .
  • Если бы захват всё-таки произошёл, то Луна, скорее всего, обращалась бы вокруг Земли в противоположном (ретроградном) направлении (как это наблюдается у захваченных лунЮпитера ), и по сильно вытянутой эллиптической орбите.
  • Малая плотность Луны и отсутствие у неё железного ядра могут быть объяснены, если предположить, что Луна образовалась за пределами зоны планет земной группы ( Меркурий , Венера , Земля , Марс ). Но тогда невозможно объяснить дефицит летучих элементов, которые есть в изобилии в зоне планет-гигантов. Трудно найти в Солнечной системе подходящую область с меньшим содержанием и того, и другого.
  • Идентичность соотношения изотопов кислорода на Луне и на Земле совершенно не вписывается в данную гипотезу.

Гипотеза совместного формирования (совместной аккреции).

Гипотеза.

Впервые подобную гипотезу представил Иммануил Кант в труде по космогонии, в 1755 году. Он предположил, что все небесные тела появились в результате сжатия пылевого облака, а Луна и Земля сформировались вместе, из одного пылевого сгустка: сначала Земля, потом, из оставшегося вещества, Луна. Большим сторонником гипотезы совместной аккреции был знаменитый астроном Эдуард Рош . В Советском Союзе гипотезу коаккреции активно разрабатывала школа Отто Шмидта ( Виктор Сафронов , Евгения Рускол и др.). До 1970-х годов гипотеза совместной аккреции считалась наиболее проработанной.

Аргументы за и против.

Если Земля и Луна формировались в непосредственной близости, то идентичность кислородно-изотопного соотношения легко объясняется. Но тогда совершенно непонятными становятся различие в плотности двух тел, а также дефицит железа и летучих элементов на Луне.

По словам Уильяма Хартмана:

Сторонники гипотезы объясняют это тем, что куски вещества роя при столкновениях дробились, затем тяжёлые железные частицы выпадали на Землю, а силикатная пыль оставалась на орбите. Такое объяснение вряд ли можно признать удовлетворительным: для этого практически все частицы роя должны были предварительно разрушиться до состояния пыли.

Сходным образом в этой гипотезе объясняется и дефицит летучих веществ — они испарялись при столкновениях и дроблениях частиц роя. Но для этого частицам пришлось бы сталкиваться на высоких относительных скоростях, а ведь они все, как предполагается, обращались в одном направлении. Притом, аналогичный процесс должен был бы происходить и при формировании Земли и других планет земной группы, но результатов этого не наблюдается.

Эта гипотеза также не смогла дать вразумительного объяснения ни большому моменту импульса системы Земля - Луна, ни наклону лунной орбиты в 5° к плоскости земной орбиты.

Гипотеза испарения.

Гипотеза.

В 1955 году Эрнст Юлиус Эпик выдвинул гипотезу, частично соединяющую гипотезы центробежного разделения и совместного образования. По его версии, прото-Земля, окружённая кольцом бомбардировавших её каменных частиц, от постоянных ударов разогрелась до высокой температуры — около 2000 °C. Значительные массы вещества были выпарены назад, в околоземное пространство. Солнечный ветер сдул летучие элементы, а более тяжёлые компоненты сконденсировались и соединились с материалом вращающихся колец , которые затем слились в один большой кусок вещества — Луну. Если нагревание Земли произошло на поздней стадии её формирования, то к этому времени тяжелые железные породы уже опустились в ядро, а содержание железа в поверхностных слоях Земли было значительно меньше первоначального.

Аргументы за и против.

Гипотеза испарения очень хорошо объясняет данные о химическом составе Луны, но не может разрешить ни проблему высокого углового момента импульса, ни проблему наклона лунной орбиты. Геологические данные также не подтверждают столь сильный разогрев Земли на стадии формирования: состав пород земной коры свидетельствует, что Земля никогда не была полностью расплавленной.

Гипотеза многих лун.

Гипотеза.

Есть две основные гипотезы происхождения Луны. 1) Согласно гипотезе мегаимпакта, с Землей столкнулось тело размером с Марс. При этом произошло разделение вещества Земли, ее верхние оболочки были выброшены на околоземную орбиту. 2) Вторую гипотезу предложил академик Эрик Галимов: Земля и Луна формировались практически одновременно из разных частей субпланетного. Читать далее

Земля и Луна представляли из себя едининое космическое тело грушевидной (каплевидной) формы. Разделение Луны и. Читать дальше

Не буду в очередной раз повторять известную многим гипотезу о некоей планете размером с Марс, якобы по касательной врезавшейся в Землю. Тем более, не могу принять на веру, что Луна когда-то сама отделилась от Земли. Мне представляется гораздо более простым и понятным вариант захвата на свою орбиту некогда самостоятельной, относительно небольшой планеты Солнечной. Читать далее


Про Далекий Космос можно придумывать все что угодно. Это сложно увидеть и мало кто про это знает. А вот Луна каждую ночь висит у нас над головой и наверняка многие задумывались как это она там оказалась.

Однако внутри данной версии нет единодушия. Ученые выделяют три ее варианта.

1. Инородное тело
Согласно одной из теорий Луна ни что иное как осколок космического объекта, столкнувшегося более 4 миллиардов лет назад с Землей. И ученые даже называют этот объект – малая планета Тейя (по некоторым предположениям размером с Марс). В результате мощнейшего удара космическое тело превратилось в огромное облако мусора, которое оказавшись на земной орбите, со временем сформировалось в спутник. Такая гипотеза, выдвинутая двумя группами американских ученых, удачно объясняла дефицит железа на Луне в отличие от нашей планеты и некоторые динамические характеристики системы Земля – Луна. Но в ней есть слабое место. Химический анализ показал идентичность состава лунной и земной породы.

2. Фрагмент Земли
По этой версии при столкновении с другим небесным телом протоземля выделила вещество, из которого и образовалась Луна. Именно так, по мнению сотрудников Гарвардского университета можно объяснить схожесть химического состава Земли и ее спутника.

3. Два в одном
Эта гипотеза дополняет предыдущую, однако в ней утверждается, что в результате катастрофического столкновения часть массы земной материи и ударника образовали единое вещество, в расплавленном виде выброшенное на околоземную орбиту. Этот материал и создал спутник. В данной интерпретации столкновение произошло до образования ядра Земли, что и объясняет низкое содержание железа в лунном грунте.


В рамках нового исследования ученые постарались подробнее понять, какой была дальнейшая судьба нашего спутника после этого события.

В период катархея (геологический эон) Луна выглядела совсем не так, как она выглядит сегодня. Представляла собой скорее раскаленный комок лавы, обладающий экзотической сверхплотной атмосферой из паров кремния и металлов. А еще она была расположена в 10 раз ближе к поверхности Земли, чем сегодня.

В ходе исследования группа ученых пришла к выводу, что одна из особенностей Луны может указывать на то, что Земля была лишена океанов из жидкой воды на протяжении первых 400-500 миллионов лет своего существования. А такие выводы, в свою очередь, накладывают серьезные ограничения на время зарождения жизни на Земле.

Как сейчас принято считать, в последующие несколько миллионов лет после своего формирования Луна достаточно быстро удалялась от Земли в результате действия приливных сил, пока в итоге не вышла на ту орбиту, на которой она находится сегодня. Впоследствии, когда Луна начала всегда смотреть на Землю только одной стороной, этот процесс резко замедлился, и сейчас она отдаляется от нашей планеты со скоростью примерно в 2-4 сантиметра в год.

По словам ученых, это открытие изменит не только представление о том, как сформировалась Луна, но и о процессах, которые происходили во всей Солнечной системе. Однако данных все еще недостаточно, и для того, чтобы сформулировать новую теорию, ученым предстоит еще масса аналитической работы с образцами.

Но есть и еще версии.

Гипотеза центробежного разделения

Теория захвата

В последнее время набирает популярность версия, выдвинутая в 1909 году американским астрономом Джексоном Си согласно которой Земля и Луна образовались независимо друг от друга в разных частях Солнечной системы. В момент наиболее близкого прохождения Луны относительно земной орбиты и произошел захват гравитационными силами небесного тела. Это, судя по всему, произошло в человеческий период истории Земли. Легенды многих народов мира, в частности догонов повествуют о временах, когда на небосводе отсутствовал спутник. Эту гипотезу также косвенно подтверждает относительно не глубокий слой космической пыли на поверхности Луны.

Странные показатели

Пустотелая Луна

Газопылевое облако

Читайте также: