Луна — спутник необычный. Её поперечник составляет больше четверти земного, и среди планет Солнечной системы такого соотношения нет ни у кого. Откуда у сравнительно небольшой планеты взялся столь крупный спутник — один из старых вопросов астрономии. Убедительный ответ появился лишь во второй половине XX века, когда в руках у исследователей оказалось лунное вещество.
Три старые гипотезы
До космических полётов обсуждались три основные версии. Согласно первой, которую в XIX веке развивал Джордж Дарвин, сын знаменитого натуралиста, Луна оторвалась от быстро вращавшейся молодой Земли. По второй — Луна сформировалась где-то в другом месте, а потом была захвачена земным тяготением. Третья предполагала, что оба тела выросли рядом из одного облака пыли и камней.
У каждой версии были слабые места. Чтобы от Земли отделился кусок, она должна была вращаться неправдоподобно быстро. Захват готового крупного тела требует редкого стечения обстоятельств. А при совместном рождении непонятно, почему у Луны так мало железа: её средняя плотность заметно ниже земной, а металлическое ядро очень невелико.
Что рассказали лунные камни
Экспедиции «Аполлон» доставили на Землю сотни килограммов образцов, а советские автоматические станции серии «Луна» привезли грунт ещё из нескольких районов. Анализ дал две важные подсказки.
Во-первых, лунные породы оказались бедны летучими веществами, словно их когда-то сильно прокалили. Во-вторых, соотношение разновидностей кислорода в них практически такое же, как в земных породах. Для метеоритов из других областей Солнечной системы это соотношение иное, оно служит своего рода «паспортом» происхождения. Выходило, что Земля и Луна состоят из родственного вещества, но Луна при этом лишена железа и перенесла сильнейший нагрев.
Удар, родивший спутник
В 1970-х годах была предложена гипотеза, которая объясняла всё это разом. Около четырёх с половиной миллиардов лет назад, когда планеты только формировались, с молодой Землёй столкнулось тело размером примерно с Марс. Позже ему дали имя Тейя — в честь титаниды, матери богини Луны Селены в греческой мифологии.
Удар пришёлся по касательной. Он выбросил на орбиту огромное количество раскалённого вещества — главным образом из внешних каменных оболочек обоих тел. Тяжёлое железное ядро Тейи при этом слилось с земным. Из кольца обломков вокруг планеты довольно быстро по космическим меркам собралась Луна. Так объясняются и нехватка железа, и следы сильного нагрева, и родство с земными породами.
Сегодня эта гипотеза считается основной, хотя детали продолжают уточнять. Компьютерные модели проверяют разные варианты: под каким углом и с какой скоростью произошёл удар, сколько вещества Тейи вошло в состав Луны. Точное сходство состава Земли и Луны до сих пор остаётся предметом обсуждения.
Луна уходит
Сразу после рождения Луна находилась во много раз ближе к Земле, чем теперь, и должна была выглядеть на небе огромной. С тех пор она постепенно отдаляется. Причина — приливы: взаимодействие Луны с приливными вздутиями океана тормозит вращение Земли и одновременно подталкивает спутник на более высокую орбиту.
Скорость этого удаления измерена очень точно. На лунной поверхности остались уголковые отражатели, установленные экипажами «Аполлонов» и стоящие на советских «Луноходах». Посылая на них лазерный импульс и засекая время его возвращения, учёные определяют расстояние с точностью до сантиметров. Оказалось, что Луна уходит от нас примерно на 3,8 сантиметра в год.
Зачем Земле такой спутник
Крупная Луна — не просто украшение ночного неба. Расчёты показывают, что её притяжение помогает удерживать наклон земной оси в узких пределах. Без такого стабилизатора наклон мог бы за миллионы лет меняться гораздо сильнее, а вместе с ним менялся бы и климат. Насколько это было важно для развития жизни, учёные спорят, но сама мысль примечательна: привычный облик нашей планеты во многом обязан давней космической катастрофе.
