Луна образовалась в результате не одного столкновения, а серии ударов по Земле 4,5 миллиарда лет назад — и такой сценарий может разрешить одну из самых давних загадок нашего спутника.
Определить, как именно возникла Луна, непросто — дело давнее. Наиболее популярная теория гигантского столкновения гласит, что она сформировалась на раннем этапе истории Солнечной системы после столкновения Земли с Тейей — гипотетической планетой размером с Марс, образовавшейся ближе к Солнцу, чем наша. Удар выбросил в космос обломки, которые со временем слились в крупный естественный спутник, который мы видим сегодня, — в ту эпоху вещество в окрестностях Солнца было сильно перемешано, и подобные катаклизмы происходили часто.
Проблема общепринятой теории
Однако состав Земли и Луны поразительно схож, что создает трудности для этой модели: ведь в Луне должно было остаться много материала Тейи, а абсолютное совпадение Тейи и Земли по составу крайне маловероятно.
«Это серьезная проблема для канонической модели», — отмечает планетолог Филип Картер из Бристольского университета.
Серия ударов по Земле, произошедших за несколько миллионов лет, может лучше объяснить сходство состава нашей планеты и ее спутника — об этом говорят результаты моделирования, опубликованные Бристольской группой планетологии в Monthly Notices of the Royal Astronomical Society.
Они показывают, что было три или более столкновений достаточно крупных (размером от нынешней Луны до Марса) небесных тел с Землей. Каждое из них образовало «мини-луну». За тысячи лет эти зародыши постепенно сливались под действием взаимного притяжения, образовав единый спутник.
«Они должны притягиваться и сталкиваться друг с другом, — объясняет Картер. — Маловероятно, что в итоге возникла бы стабильная система из нескольких крупных лунных зародышей».
Строго говоря, идея не нова, но предыдущие модели множественных столкновений как причины возникновения Луны требовали гораздо большего количества ударов — до 20. В новой симуляции просчитывались сценарии с разным числом ударов — и оказалось, что трех уже достаточно.
«Три столкновения выбросят на орбиту достаточно вещества, чтобы сформировать полноценную Луну», — говорит Картер.
Меньшее число столкновений «может быть предпочтительнее», согласен планетолог Роберт Ситрон из Юго-Западного исследовательского института в Колорадо, потому что чем больше ударов — тем выше вероятность, что уже существующие лунные зародыши будут выброшены с орбиты Земли, что помешает формированию Луны. С другой стороны, чем больше столкновений, тем ближе состав Земли и Луны, что лучше соответствует наблюдаемым данным.
«Когда ударов много, мы как бы усредняем состав этих ударников», — поясняет он.
Нужны более сложные модели
Понимание, как сформировалась Луна, важно, потому что система Земля–Луна уникальна, убежден Ситрон: «Это исключительный спутник. Она очень велика относительно Земли, тогда как луны Марса крошечны по сравнению с самой планетой, а спутники газовых гигантов также несопоставимо малы».
Чтобы выяснить, какая из идей верна, необходимы более сложные модели, признает Картер, — включая учет силы ударов по Земле и количества выброшенного в космос вещества.
«Детально рассчитать все по-прежнему крайне сложно. Лично я склоняюсь к модели множественных столкновений больше, чем к канонической версии с одним гигантским ударом», — резюмирует он.