Доклад: Гипотеза гигантского столкновения
Возможно,
Луна образовалась в результате столкновения Земли с небесным телом, масса
которого превышала массу Марса.
Среди
всех внутренних планет Солнечной системы Земля единственная имеет крупный
спутник. Происхождение Луны — одна из древнейших загадок астрономии, однако
многие планетологи сегодня считают ее наконец-то решенной. Сначала вопрос стоял
следующим образом: почему средняя плотность лунного вещества в 1,5 с лишним
раза ниже средней плотности земного при практически одинаковом химическом
составе того и другого (3,6 против 5,5 ед. плотности воды)? После того как был
получен ответ, согласно которому причина такого несоответствия заключается в
отсутствии у Луны, в отличие от Земли, плотного раскаленного железного ядра,
вопрос встал по-другому: почему столь схожие по составу небесные тела — Земля и
Луна — имеют столь различную внутреннюю структуру?
Согласно
гипотезе газопылевого облака, планетные тела образуются из околозвездного
вещества, распределенного в плоскости околосолнечной дисковой туманности, и,
как следствие, должны обладать приблизительно одним и тем же химическим
составом. Первоначальные теории происхождения Луны можно условно подразделить
на две категории: теории захвата и приливные теории.
Первая
и самая древняя из них подразумевала, что Луна представляет собой независимо
сформировавшуюся в Солнечной системе планету, оказавшуюся в непосредственной
близости от Земли и захваченную ею в качестве спутника. Однако эта теория не
выдерживает сегодня никакой критики, поскольку динамика процесса захвата, в
результате которого тело, двигавшееся по независимой гелиоцентрической орбите
вокруг Солнца, могло бы перейти на геоцентрическую и практически круговую орбиту
вокруг Земли, противоречит всем известным физическим законам.
Конкурирующая
приливная теория предполагала, что Земля в далеком прошлом вращалась вокруг
своей оси значительно быстрее, чем сегодня, в результате чего на поверхности
планеты возбуждались мощные центробежные силы, под воздействием которых
(согласно большинству приливных теорий, их действие было усугублено
гравитационным воздействием пролетавшего в непосредственной близости от Земли
крупного небесного тела) от нашей планеты оторвался крупный кусок, который и
оказался, в конечном итоге, на стационарной орбите вокруг Земли. Выдвигались
даже гипотезы, будто Тихоокеанская впадина на поверхности Земли представляет
собой «послеродовую травму», понесенную нашей планетой в результате рождения
Луны.
Исследования
химического состава лунного вещества, однако, опровергают обе вышеописанные
гипотезы. С одной стороны, Луна слишком близка к Земле по своему химическому
составу, чтобы сформироваться вдали от нашей планеты; с другой — недостаточно
близка, чтобы быть ее осколком.
В
последние десятилетия ХХ века, однако, появилась и еще одна гипотеза,
завоевавшая достаточное признание в научных кругах. На раннем этапе
формирования Солнечной системы Земля и другие недавно сформировавшиеся
планетные тела, будучи, по сути, еще практически целиком жидкими и состоящими
из магмы современных геологических пород, подвергались интенсивной
бомбардировке множеством более мелких новообразовавшихся тел размером с
современные крупные астероиды. Кинетическая энергия падающих на Землю тел была
столь высока, что, преобразуясь в тепловую, она поддерживала земное вещество в
расплавленном состоянии, в результате чего и происходила его дальнейшая
дифференциация: тяжелые железо и никель тонули в направлении центра Земли и
формировали ее ядро, а более легкие вещества, шлаки и соли всплывали, образуя
мантию и прообраз горных пород будущей земной коры (см. Тектоника плит). Именно
на этой стадии или несколько позже, пока земная кора еще до конца не
оформилась, в Землю врезалось небесное тело размером не меньше Марса. В
результате этого катаклизма на околоземную орбиту оказалось буквально
выплеснуто значительное количество вещества земной мантии и коры, из которых
вскоре и сформировалась Луна.
Эта
теория, получившая название гипотезы гигантского столкновения (а неформально —
гипотезы большого выплеска), объясняет и низкую плотность лунного вещества, и
близость его химического состава к химическому составу вещества земной коры и
мантии, поскольку земное ядро гигантским столкновением затронуто не было и на
орбиту не попало. Решающие доводы в пользу этой гипотезы поступили на Землю
вместе с образцами лунного грунта, доставленными американскими астронавтами из
лунных экспедиций на борту «Аполлонов». В результате анализа соотношения
различных изотопов кислорода (см. Радиоактивный распад) в них удалось
установить точное совпадение возраста лунных и земных минералов.
Список литературы
Для
подготовки данной работы были использованы материалы с сайта http://elementy.ru/
