Det har gått 46 år sedan den första människan landade på månen. Vi har alla sett dessa fantastiska bilder och vet att i den "officiella" historien om månens erövring, mötte mänskligheten inte några spår av främmande ursprung där.
Men är allt så sant som de skriver om denna händelse i läroböcker och pratar om det i tillhörande program? Vad hände egentligen den historiska dagen? Kan astronauter ha stött på tecken på utomjordingar på månens yta? Och hur visade sig månen nära jorden?
Svaret på många frågor är känt för "Konspirationsteorin" om månen, som har bestått i fyrtiofem år efter människans första besök på månen. Vissa tror att månlandningen aldrig ägde rum alls - det här är bara en filmproduktion - även om detta är en omotiverad version.
Andra tror att människor verkligen var på månen, men när de studerade satelliten mötte de något hemskt, ojordiskt och skrämmande. Det var som en slags varning till jordbor – håll dig borta härifrån! Så vad är månen?...
1. Hur månen såg ut.
Enligt mytologin inträffade en planetkatastrof för cirka 4,5 miljarder år sedan i vårt solsystem. Enligt uppgift, i det fortfarande unga systemet, ockuperade planeterna bara sina huvudbanor runt solen - bildningen hade ännu inte avslutats och planeternas banor var instabila.
En dag korsade de två planeternas omloppsbanor - ett föremål, som senare fick namnet Theia, kolliderade med jorden. De titaniska massorna av planeterna kolliderade i ett enda slag. Enligt denna version - allmänt accepterad - som ett resultat av katastrofen, revs en stor del av hennes kropp ut ur jorden.
Den del av jorden som värmdes upp av nedslaget, en formlös och plastisk stenbit, attraherades inte av solens gravitationskraft. Den sönderrivna biten, som hade flugit en bit, fångades av jordens gravitationskraft och började rotera i sin bana. Långsamt svalnade och drev i omloppsbana, fick den gradvis sin nuvarande form, medan den längs "vägen" plockade upp små bitar av kraschade planeter.
Men det som är konstigt är vart Theia tog vägen efter kollisionen? När allt kommer omkring säger hypotesen om månens utseende att vår satellit är en utbrytande del av jorden. Inget är känt om var den andra deltagaren i kollisionen försvann. Förutom att Theia helt enkelt smulas sönder i nedslagets ögonblick. Det är på något sätt ologiskt att anta att Theia "flög" ut i rymden, men att månen "fångade" i moderplanetens omloppsbana.
2. Månens utseende, del två.
Det råder ingen tvekan om att rymden runt oss (Galaxy, Universum) är bebodd. Om man tittar på antalet stjärnvärldar i bara en Vintergatans galax kan man anta att det finns flera civilisationer vars rymdskepp kunde ha förlisat på månen.
Men situationen är intressant eftersom månen själv i sin tur också kan vara ett rymdskepp. Titta, mänskligheten letar redan efter planeter vars klimat och ekologi ligger i komfortzonen för att leva syreliv. Samtidigt är den jordiska civilisationen fortfarande mycket ung, men gör redan skygga försök att utveckla och kolonisera planeterna i sitt system. Detta innehåller inte bara forskningsinnebörd, utan också en lösning på problemet med resurser och överbefolkning av hemplaneten. Dessutom är det opraktiskt att lägga alla dina ägg i en korg - jordens död betyder mänsklighetens död.
Tänk om vi, fortsätter att utveckla detta ämne, antar att "någon" för en tid sedan redan försökte lösa problemet med bosättning genom att kolonisera andra världar? Det är helt acceptabelt att tro att intelligent liv på planeter inte uppstod på en gång och helt plötsligt - speciellt på planeter som låg långt ifrån varandra. Sedan är en annan sak rimlig - någon civilisation, säg, från ett angränsande stjärnsystem, kunde ha uppnått vår nuvarande teknologi för miljoner eller fler år sedan.
Efter att ha upptäckt en planet i vårt system med förhållanden lämpliga för liv, åkte bosättarna – även om det är möjligt att de var flyktingar – hit på ett rymdskepp för att återbosätta sin egen civilisation. Nu känner vi till denna rymdpråm som månen.
Troligtvis är legenden baserad på en verklig händelse; en utomjordisk station kraschade verkligen in i jorden. För att flytta månstationen över stora avstånd i rymden användes troligen maskhål, men felet vid utträde i utkanten av systemet var ganska stort, och skeppet gick ut nära planeterna. Men mest troligt var detta i allmänhet en experimentell flygning av skeppet genom ett maskhål, och tydligen var det den sista.
Utomjordisk station i jordens omloppsbana.
Det faktum att våra grannar i det kosmiska huset i vår kända historia inte kommer för att besöka oss (låt oss förkasta mytologi och konspirationsteorier) säger oss att experiment med subrymden har stoppats. Oavsett om skadan på fartyget var allvarlig eller avståndet påverkade det, förlorades stationens förbindelse med sitt hem. Livet på stationen gick dock inte förlorat.
Efter kollisionens katastrof gjorde stationens anställda, efter att ha förstått situationen, ett försök att påskynda processen att terraforma planeten, vilket var lovande när det gäller bosättning - i det ögonblicket var klimatet på jorden fortfarande svårt för livet.
Aliens planterade de första växterna på jorden och skickade de första livsskotten till planeten. Men företrädarna för den utomjordiska civilisationen själva misslyckades med att anpassa sig till förhållandena i sitt nya hem och dog snart ut. Men livet på planeten har redan börjat, börjat växa och utvecklas.
Under tiden samlade det trasiga och tomma skeppet (Månen) sakta dammet från det protoplanetära molnet. Järnstationen drog till sig små stenar och partiklar, och ju mer stationen blev övervuxen med "fett", desto större blev dess massa, och fler och fler rymdföremål föll på den resulterande månen. Detta är hur utseendet på jordens satellit, känd för oss i dag, bildades.
Modercivilisationen, som aldrig fått något svar från nybyggarna, ansåg att experimentet var ett misslyckande. Och antingen hittade hon andra alternativ för bosättning - säg, en annan nivå av existens öppnade sig, eller så övergav hon helt frågan om att utforska avlägsna stjärnsystem.
3. Hur månen såg ut, del tre. Jordbor.
Bibeln, eller andra heliga skrifter, speglar naturligtvis historiens gång. De pratar om Adam och Eva, om Edens trädgårdar, om livet i paradiset. Men de fungerar inte alls som en källa till information om vad som hände före den tiden. Även om de innehåller information om. Samtidigt anlände säkert alla utomjordingar från himlen i vagnar omgivna av moln av eld och rök – ja, precis som människor i sina rymdraketer.
Det finns flera gamla bilder där en person är bredvid dinosaurier. Det är inte känt hur man känner om detta, säger den akademiska vetenskapen direkt - det fanns ingen människa på den tiden! Men det finns bilder! Dessutom är det inte klart var den antika grottmålaren fick information om dinosaurier, om ingen kunde ge honom denna kunskap - det fanns ingen människa, vilket betyder att ingen spred rykten eller byggde hypoteser.
I huvudsak tar det inte mycket tid för framväxten och utvecklingen av civilisationen till starka teknologier. Det tar mycket kortare tid för en civilisations död (till exempel: kulturer som maya- och atlanterna utvecklades mycket snabbt, men försvann också snabbt).
Ingenting hindrar oss från att anta att för en tid sedan, även under dinosauriernas era, levde en intelligent civilisation redan på jorden. Dessutom utvecklades de inte bara inom området "hårdvaru" -teknik, utan också inom området för kroppens naturliga kapacitet. Det senare gav dem möjligheten att samexistera med dinosaurier utan ett utrotningskrig.
Vid någon tidpunkt i sin utveckling kom denna uråldriga civilisation, nu blåst av glömskans vindar, in i rymden.
Äntligen har den jordiska civilisationen under de senaste åren vuxit till skapandet av orbitalstationer - så här såg månen ut nära jorden. Vid denna tidpunkt var Mars redan bebodd och fick också ett orbitalkomplex -. Stationerna gav en enorm fördel i konstruktionen och lanseringen av rymdskepp till angränsande stjärnvärldar.
Ingenting är evigt under månen.
Så, enligt hypotesen, kan jordbors utvidgning av rymden börja. Och det hände. För miljoner år sedan klättrade jordbor upp i rymden och gick till andra världar i rymdens djup. På denna svåra väg växte kunskapen om universum och människor från andra världar möttes. Men mitt hem brann redan.
Förnuft, intelligens och teknik - detta verkar vara en stark grund för civilisationens tillväxt och utveckling. Det verkar, vad mer behövs för att fira livet? Det räcker dock inte, vi behöver också tolerans mot våra grannar, kärlek till mänskligheten och kunskap om vad en ovärderlig gåva livet är. – Annars fiendskap, hat, krigets eld, döden och det förflutnas vinddrivna aska.
Detta är vad som hände i det avlägsna förflutna i historien om två angränsande planeter, Jorden och Mars. Samma mytologi berättar om en fruktansvärd kamp med vapen som är tusentals gånger ljusare än solen. Nu spelar det ingen roll vad som orsakade konflikten och vem som startade den först. Det finns bara den döda Mars-öknen och Phobos-stationen - det finns inget mer liv här. Jorden hade mer tur i denna mening - här, under Lunastationens bedrövade blick, återföds livet.
En dag återvände ättlingarna till dessa jordbor till jorden - minns du de bibliska gudarna i eldsprutande vagnar? - kommunicerade med mänskligheten, generöst dela kunskap. Men en dag bestämde de sig för att tiden för "gåvor" hade passerat - mänskligheten måste växa av sig själv. Sedan dess har de bara tagit hand om oss – kanske som små och slarviga barn, men ändå sina nära barn.
Nu är jordens ättlingar, de är också våra förfäder, flyger till solsystemet som turister - för att titta på livet på deras inhemska planet - vi känner dem som.
4. Månen är en utomjordisk station, faror.
Man kan inte låta bli att tro att alla tekniska produkter som inte är "av den här världen" kan utgöra en fara för vår värld. Och detta gäller inte bara antagandet att månen kunde ha kommit till vårt system från en annan värld. Det gäller även det faktum att ett rymdskepp från ett annat stjärnsystem skulle kunna falla på Månen som ett naturligt objekt i systemet. Vad kan du förvänta dig av detta?
Du kan förvänta dig ett tekniskt språng från upptäckten av något som har flugit till oss från ett annat stjärnsystem, men det kan också föra med sig en hel del problem. – Objektet för en främmande civilisation kan innehålla virus som är skadliga för oss, eller till exempel den senaste piloten programmerade månstationen att skickas till dess system när ett biologiskt föremål dyker upp på den – vilket kommer att skapa allvarliga problem på jorden.
För flera år sedan dök bilder upp på nätet som visar ett rymdskepp från en främmande civilisation som ligger på månen. Vad som än hände med bilden kan möjligheten till detta inte uteslutas. Jordautomatiska stationer livar också upp terrängen på flera planeter med deras skräp.
Ja, faktum kvarstår att för 46 år sedan var jordbor på månen, men det verkliga livet på månens mörka sida är fortfarande lite känt, förmodligen inte för tv.
Månens viktigaste mysterium ligger i dess ursprung. Vi vet fortfarande inte var månen kom ifrån. Men det finns gott om hypoteser om månens ursprung. Låt oss titta på dem.
Men först
Om månen
Jorden har bara en satellit - månen. Den rör sig runt jorden i en omloppsbana på ett genomsnittligt avstånd från den på 376 284 km.
Jordens gravitationskraft bromsar gradvis Månens rotation runt sin axel, så att Månen nu går runt hela sin bana runt jorden på exakt samma tid som den tar en rotation runt sin axel. Denna synkrona rotation gör att när vi tittar på månen från jorden ser vi alltid bara en sida av den. Endast astronauter och rymdfarkoster har kunnat se månens bortre sida.
När månen rör sig runt jorden lyser solen upp olika delar av dess yta.
Titta på bilden. Du ser på den hur månen ser ut från samma punkt på jorden, på olika punkter i sin omloppsbana: halvmåne, halva månskivan (första kvartalet), växande måne, fullmåne, avtagande måne, hälften av månskivan månskiva (sista kvarten), månskära.
Månen är mycket stor i förhållande till jorden. Månens diameter vid ekvatorn (i mitten) är 3475 km, vilket är något mindre än en fjärdedel av jordens diameter. Därför tror vissa astronomer till och med att jord-månesystemet bör betraktas som en dubbelplanet.
Men låt oss återvända till frågan om månens ursprung.
Hypoteser om månens ursprung
Hypotes ett
I de tidiga stadierna av jordens existens hade den ett ringsystem som liknade Saturnus. Kanske har månen skapats av dem?
Hypotes två (centrifugalseparation)
När jorden fortfarande var mycket ung och bestod av smält sten, roterade den så snabbt att den sträckte ut sig, blev formad som ett päron, och sedan bröts toppen av detta "päron" av och förvandlades till månen. Denna hypotes kallas skämtsamt "dotter"-hypotesen.
Hypotes tre (kollisioner)
När jorden var ung träffades den av någon himlakropp vars storlek var hälften av jordens storlek. Som ett resultat av denna kollision kastades en enorm mängd material ut i rymden, och därefter bildades månen från det.
Hypotes fyra (fånga)
Jorden och månen bildades oberoende av varandra i olika delar av solsystemet. När månen passerade nära jordens omloppsbana fångades den av jordens gravitationsfält och blev dess satellit. Denna hypotes kallas skämtsamt för den "äktenskapliga" hypotesen.
Hypotes fem (gemensam utbildning)
Jorden och månen bildades samtidigt, i nära anslutning till varandra (skämtsamt - "syster"-hypotesen).
Hypotes sex (många månar)
Flera små månar fångades av jordens gravitation, sedan kolliderade de med varandra, kollapsade och av deras skräp bildades den nuvarande månen.
Hypotes sju (avdunstning)
Från den smälta protojorden förångades betydande materiamassor ut i rymden, som sedan svalnade, kondenserade i omloppsbana och bildade protomånen.
Var och en av dessa hypoteser har sina för- och nackdelar. För närvarande anses kollisionshypotesen vara den främsta och mer acceptabla. Låt oss ta en närmare titt på det.
Denna hypotes föreslogs av William Hartman och Donald Davis 1975. Enligt deras antagande, protoplaneten (de kallade den Theia) ungefär lika stor som Mars kolliderade med protojorden tidigt i dess bildande, när jorden hade ungefär 90 % av sin nuvarande massa. Slaget landade inte i mitten, utan i vinkel, nästan tangentiellt. Som ett resultat kastades det mesta av substansen i det påverkade föremålet och en del av jordens mantel i låg omloppsbana om jorden. Från dessa skräp samlades proto-månen och började kretsa med en radie på cirka 60 000 km. Som ett resultat av nedslaget fick jorden en kraftig ökning av rotationshastigheten (ett varv på 5 timmar) och en märkbar lutning av rotationsaxeln.
Varför anses just denna hypotes om månens ursprung vara den viktigaste? Den förklarar väl alla kända fakta om månens kemiska sammansättning och struktur, såväl som de fysiska parametrarna för mån-jord-systemet. Inledningsvis väcktes stora tvivel om möjligheten av en sådan framgångsrik kollision (sned kollision, låg relativ hastighet) av en så stor kropp med jorden. Men sedan föreslogs det att Theia bildades i jordens omloppsbana. Detta scenario förklarar väl den låga anslagshastigheten, anslagsvinkeln och den nuvarande, nästan exakt cirkulära omloppsbanan för jorden.
Men denna hypotes har också sina sårbarheter, precis som varje hypotes (efter allt betyder HYPOTES översatt från antikens grekiska "antagande").
Så sårbarheten för denna hypotes är som följer: Månen har en mycket liten järn-nickelkärna - den utgör bara 2-3% av satellitens totala massa. Och jordens metalliska kärna utgör cirka 30% av planetens massa. För att förklara järnbristen på månen måste vi acceptera antagandet att vid tidpunkten för kollisionen (4,5 miljarder år sedan) både på jorden och på Theia hade en tung järnkärna redan släppts och en lätt silikatmantel hade bildats . Men inga entydiga geologiska bevis för detta antagande har hittats.
Och för det andra: om månen på något sätt hade hamnat i jordens omloppsbana vid en så avlägsen tidpunkt och efter det inte hade genomgått några betydande stötar, så skulle, enligt beräkningar, ett multimeterlager av damm som sedimenterat från rymden ha samlats på dess yta , vilket inte bekräftades under rymdlandningar.enheter på månytan.
Så…
Fram till 60-talet av 1900-talet var huvudhypoteserna om månens ursprung tre: centrifugalseparation, fångst och fogbildning. Ett av huvudmålen för de amerikanska månexpeditionerna 1960-1970 var att hitta bevis för en av dessa hypoteser. De första data som erhölls avslöjade allvarliga motsägelser med alla tre hypoteserna. Men under Apollo-flygningarna fanns det ännu ingen hypotes om en jättekollision. . Det är hon som nu är dominerande .
Ett obestridligt faktum är att månen rör sig runt jorden. Den ler mot oss på natthimlen, men enligt allt vetenskapen vet så borde den inte göra det.
De gamla grekerna var stora samlare av kunskap och forskare av naturlagarna. På 500-talet f.Kr. e. Democritus föreslog att de mörka märkena på månskivan kunde vara berg. Lite senare beräknade Eudoxus från Cnidus, som var en astronom och matematiker, Saros-cykeln av förmörkelser och kunde därmed förutsäga deras förekomst.
Omkring 260 f.Kr e. en annan grek vid namn Aristarchus uppfann ett sätt att mäta månens storlek och dess avstånd från jorden. Hans beräkningar visade sig vara felaktiga, men den store matematikern och astronomen Hipparchus från ön Rhodos slutförde denna uppgift 100 år senare.
I slutet av 1:a århundradet e.Kr. e. Plutarch skrev en kort uppsats med titeln "På månens ansikte", där han föreslog att de mörka märkena på månen var djupa fördjupningar som inte reflekterade solljus. Han trodde att det fanns berg och floddalar på månen och gjorde till och med antaganden om dess beboelighet.
I slutet av 1500-talet genomförde den briljante Galileo Galilei från Pisa, en av renässansens mest lysande vetenskapsmän, experiment med pendlar och fallande kroppar, studerade optikens lagar och gjorde allt som fångade hans fantasi, men viktigast av allt, under större delen av sitt mogna liv var Galileo en nitisk astronom.
Galileos astronomiska upptäckter beskrevs i en liten bok som heter Starry Messages, publicerad i Venedig i maj. De skapade en riktig sensation. Galileo hävdade bland annat att Vintergatan var gjord av små stjärnor och att han såg fyra små månar av Jupiter och berg på Månen. Galileos vetenskapliga forskning kunde lätt ha fallit offer för den katolska kyrkan om hans bilder av månen offentliggjordes.
För att förklara månlandskapets element, som inte motsäger kyrkliga doktriner, har ett antal teorier föreslagits i kristna länder. Den kanske mest populära av dessa - åtminstone under en tid - var teorin att månen var en perfekt spegel. Det visade sig att människor på månens yta inte såg delar av månlandskapet, utan en reflektion av delar av jordens landskap. Det föll aldrig någon in att eftersom månen kretsar runt vår planet måste märkena på månskivan ständigt förändras, eftersom jorden under den inte förblir oförändrad.
En annan hypotes, accepterad i vissa kretsar, var förekomsten av mystiska ångor mellan jorden och månen. Man trodde att bilderna i solljuset reflekterades från dessa "ångor". Den mest populära teorin, som inte bröt mot kyrkans lära, menade dock att variationer i månens densitet skapar optiska illusioner som vi ser som märken på månens yta. Denna märkliga förklaring var säker, även om den knappast kunde övertyga dåtidens vetenskapsmän och absolut inte gjorde något intryck på Galileo.
Efter Galileo förbättrades designen av teleskop avsevärt, och det blev klart för alla som studerade månen att det var en sfär med en stenig och ojämn yta. När kyrkan gradvis förlorade sin makt över vetenskapen blev många av de gamla idéerna om månen oacceptabla. Men ingen hade någon aning om var månen kom ifrån eller varför den rörde sig i den speciella omloppsbanan runt jorden.
Den första teorin om månens ursprung
Den lades fram på 1800-talet George Darwin, son till Charles Darwin, författaren till teorin om naturligt urval, var en berömd och auktoritativ astronom som noggrant studerade månen och 1878 kom med den så kallade separationsteorin . Tydligen var George Darwin den första astronomen som upptäckte att månen rörde sig bort från jorden. Baserat på de två himlakropparnas divergenshastighet, föreslog J. Darwin att jorden och månen en gång bildade en enda helhet. I forntida tider roterade denna smälta viskösa sfär mycket snabbt runt sin axel och fullbordade ett helt varv på ungefär fem och en halv timme.
Darwin föreslog att solens tidvatteninflytande därefter orsakade den så kallade separationen: en bit av smält jord av månens storlek separerade från huvudmassan och tog så småningom sin position i omloppsbana. Denna teori såg ganska rimlig ut och blev dominerande i början av 1900-talet. Den kom under allvarlig attack först på 1920-talet, när den brittiske astronomen Harold Jeffreys visade att jordens viskositet i halvsmält tillstånd skulle förhindra vibrationer som var tillräckligt kraftfulla för att få de två himlakropparna att separera.
Andra teorin om månens ursprung
En gång övertygande för ett antal specialister, kallades det ackretionsteorin. Det stod att en skiva av täta partiklar, som påminner om Saturnus ringar, gradvis ackumulerades runt den redan bildade jorden. Det antogs att partiklarna på denna skiva så småningom förenades och bildade månen. Det finns flera anledningar till varför denna förklaring kanske inte är tillfredsställande. En av de viktigaste är vinkelmomentet i jord-månesystemet, som aldrig skulle ha blivit vad det är om månen hade bildats från en ansamlingsskiva. Det finns också svårigheter förknippade med bildandet av hav av smält magma på den "nyfödda" månen.
Tredje teorin om månens ursprung
Dök upp runt den tid då de första månsonderna lanserades; det kallades den holistiska fångstteorin. Man antog att månen dök upp långt från vår planet och blev en vandrande himlakropp som helt enkelt fångades in av jordens gravitation och gick in i omloppsbana runt jorden.
Nu har även denna teori fallit ur modet av flera anledningar. Förhållandet mellan syreisotoper i bergarter på jorden och månen tyder starkt på att de bildades på samma avstånd från solen, vilket inte kunde ha varit fallet om månen hade bildats någon annanstans. Det finns också oöverstigliga svårigheter att försöka konstruera en modell där en himlakropp av Månens storlek skulle kunna gå in i en stationär bana runt jorden. Ett sådant enormt föremål kunde inte försiktigt "flyta" till jorden i låg hastighet, som en supertanker förtöjd vid en pir; den var nästan oundvikligen tvungen att krascha in i jorden i hög hastighet eller flyga bredvid den och rusa vidare.
Vid mitten av 1970-talet hade alla tidigare teorier om månens bildning stött på svårigheter av olika anledningar. Detta skapade den nästan otänkbara situationen där kända experter offentligt kunde erkänna att de helt enkelt inte visste hur eller varför månen hamnade där den gjorde. Den berömda vetenskapsförfattaren William C. Hartmann, en ledande forskare vid Planetary Science Institute i Tucson, Arizona, sa i sin bok The Origin of the Moon från 1986:
"Varken Apollo-astronauterna, månroverna eller hela den kungliga armén kunde samla in tillräckligt med information för att förklara förutsättningarna för månens bildande."
Ny teori om månens ursprung
Ur denna osäkerhet har en ny teori om månens ursprung uppstått, som nu är allmänt accepterad, trots några allvarliga frågor. Det är känt som teorin om "big impact".
Idén har sitt ursprung i Sovjetunionen på 1960-talet. från den ryske vetenskapsmannen B.C. Savronov, som övervägde möjligheten av uppkomsten av planeter från miljontals asteroider av olika storlekar, kallade planetsimals.
I en oberoende studie föreslog Hartmann, tillsammans med sin kollega D. Davis, att månen bildades som ett resultat av kollisionen mellan två planetkroppar, varav den ena var jorden och den andra var en vandrande planet, storleken på som inte var sämre än Mars. Hartmann och Davis trodde att de två planeterna kolliderade på ett specifikt sätt, vilket resulterade i utstötningar av material från båda himlakropparnas mantel. Detta material kastades i omloppsbana, där det gradvis kombinerades och blev tätare för att bilda månen.
Vid första anblicken har detta antagande många fördelar. Först och främst löser det huvudfrågan som uppstod efter leveransen av månstensprover till jorden: varför är månens sammansättning så lik sammansättningen av vår planet, men bara delvis?
Analyser av månstenar har visat betydande likheter med stenar som bildar jordens mantel, men månen är mycket mindre massiv än jorden med tanke på deras relativa storlek (Jorden är bara 3,66 gånger större än månen, men har 81 gånger större massa). Det var tydligt att månen inte innehöll många av de tunga elementen som fanns i jordens tarmar, och teorin om den "stora kollisionen" tycktes förklara orsaken till detta fenomen. Jorden och en oseriös planet kolliderade på ett mycket ovanligt sätt. Även om de så småningom bildade en planet, antogs det att de först kolliderade, drev isär och sedan kopplade ihop igen. Datormodellering har visat att under sådana specifika omständigheter är det möjligt att kasta ut mantelmaterial under jordskorpan på båda himlakropparna.
Även om denna teori så småningom tog fäste, verkade den från början så otroligt att den förkastades helt och hållet. Ytterligare forskning visade dock att även ett sådant osannolikt scenario kunde inträffa. 1983 hölls ett internationellt möte i Kona (Hawaiiöarna), vars syfte var att försöka lösa problem relaterade till månens ursprung. Det var vid detta möte som teorin om "big impact" började få genomslag. Hartmanns egna reflektioner, tillsammans med de andra forskare som var närvarande vid mötet, utgjorde kärnan i boken The Origin of the Moon (1986), redigerad av Hartmann själv.
Under tiden skapade några av experterna datormodeller som stödde teorin om "big impact". Den mest övertygande av dessa var modellen av Dr Robin Kenup, som nu är biträdande chef för avdelningen för rymdforskning i Colorado. Hennes vetenskapliga avhandling handlade om månens ursprung och i synnerhet teorin om "big impact". Initiala beräkningar ledde henne till slutsatsen att den föreslagna nedslaget skulle ha resulterat i bildandet av en svärm av små satelliter, snarare än en enda måne, men ytterligare datormodellering 1997 gjorde det möjligt att skapa en sådan prototyppåverkan, vilket resulterade i att bildningen av månen.
Även om teorin om "big impact" nu accepteras av de flesta experter, väcker den många frågor. Som Robin Kenap själv och andra forskare medger borde en så kraftig kollision ha accelererat jordens rotation till en nivå som är ojämförlig med den nuvarande situationen. Det enda sättet att lösa detta problem, enligt hennes åsikt, är att anta en andra stor påverkan, kallad "Big Impact II." Den här gången antas det att den andra kollisionen inträffade bara några tusen år efter den första, men ett annat föremål träffade från motsatt riktning och släckte därmed jordens enorma rotationshastighet efter den första katastrofen. En sådan "balanserad" dubbelkollision verkar extremt osannolik. Det ser mer ut som en gest av desperation.
Kenap själv är missnöjd med Big Impact II-hypotesen och hoppas kunna modifiera den ursprungliga teorin så att den förklarar den aktuella hastigheten för jordens rotation.
För att ta Big Impact-teorin på allvar finns det ytterligare ett stort hinder att övervinna. När amerikanska astronauter och sovjetiska robotsonder returnerade stenar från jordens satellit utsattes de för olika analyser. Det experimentella faktum, som sätter stopp för teorin om "gravitationsfångst", ställer också tvivel om teorin om "stor kollision". Man fann att förhållandet mellan syreisotoper i jord- och månbergarter är nästan identiskt. Detta faktum har allvarliga konsekvenser: förhållandet kan bara vara identiskt om månen och jorden bildades på samma avstånd från solen. Det betyder att en planet av Mars storlek måste ha delat en bana med jorden och att den på något sätt hade funnits i många miljoner år innan kollisionen.
Sannolikheten för denna typ av situation är försumbar och skapar andra svårigheter. Den nuvarande lutningen av jordens axel på 23° i förhållande till planet för dess omloppsbana runt solen är allmänt accepterad som ett resultat av en katastrofal påverkan, men varje himlakropp av storleken på Mars som skulle röra sig i en omloppsbana som liknar vår planets. inte kunde ha tillräckligt med rörelsemängd för att orsaka en sådan kollision, luta kraftigt jordens rotationsaxel. Antingen kom den oseriösa planeten utanför solsystemet och rörde sig därför i extremt höga hastigheter, eller så måste den vara minst tre gånger så stor som Mars, vilket inte passar in i någon datormodell.
Flera andra problem listades av Jack J. Lissauer, en känd vetenskapsman vid NASA:s Ames Center, i en artikel som han skrev för tidskriften Nature 1997. Lissauer sägs ha varit förtjust i att citera en annan forskare, Irwin Shapiro från Harvard Center for Astrophysical Research, i en humoristisk kommentar: "Den bästa förklaringen till månen är observationsfel. Hon finns inte alls!"
I sin artikel citerade Lissauer nyare forskning som visade att det mesta av materialet som kastades ut av nedslaget skulle ha fallit tillbaka till jorden. Med hans ord:
"Processen för ansamling av materia till "månskivan" som bildades efter nedslaget kunde inte ske med stor effektivitet. För att bilda månen behövde en mycket större mängd material kastas i omloppsbana och på ett större avstånd från jorden än man tidigare trott."
Lissauer är också av åsikten att storleken på den vandrande planeten skulle ha varit betydligt större än vad man ursprungligen antog, men påpekar att det är svårt att se hur rörelsens ytterligare vinkelmoment skulle kunna absorberas efter en så kraftig kollision.
Tre andra forskare, Ruzicka, Snyder och Taylor, närmade sig problemet annorlunda och analyserade biokemiska data och jämförde dem sedan med teoretiska beräkningar. Efter noggrann undersökning drog de slutsatsen: "De geokemiska uppgifterna ger inte stöd för hypotesen om en stor påverkan eller påverkan av material."
Denna slutsats visade att den vackra teorin är hopplöst i strid med experimentella data. Forskarna tillägger: "Denna hypotes uppstod inte så mycket på grund av dess teoretiska fördelar som på grund av de uppenbara dynamiska eller geokemiska bristerna hos andra teorier." För att uttrycka det på ett annat sätt, även om Big Impact-teorin har fler hål än den gamla sållen, fortsätter forskare att hålla fast vid den helt enkelt för att ingen annan logisk förklaring har hittats. Av alla otroliga förklaringar visade sig detta vara den minst otroliga.
Teorin om "big impact" har misskrediterats, bland ett antal skäl, av dess oförmåga att förklara anomalierna. Det kan inte förklara de ovanliga relationerna mellan månen och solen eller mellan månen och jorden. Naturligtvis kan månen, av en ren slump, vara exakt 400 gånger mindre än solen och uppta en omloppsbana på ett avstånd av 1/400 mellan jorden och solen, men sannolikheten för ett sådant sammanträffande är bokstavligen astronomiskt liten.
I proportion till dess värdplanet är månens storlek större än någon annan satellit i solsystemet, med undantag för Charon, en måne av Pluto, som är mer än hälften av den planetens diameter. Men dessa två himlakroppar är i huvudsak dubbla planeter eller kanske asteroider som kretsar kring ett gemensamt masscentrum på nära håll, även om de tros ha olika ursprung.
Merkurius och Venus har inga satelliter alls. Mars har två månar, men de är små i storlek jämfört med den.
Noggrann undersökning av många prover av månsten som returnerats av de amerikanska Apollo-uppdragen och sovjetiska obemannade sonder har gett en av de största överraskningarna. Det har noterats att de äldsta stenarna som samlats på månen är betydligt äldre än alla stenar som finns på vår planet. De äldsta stenarna på jorden är cirka 3,5 miljarder år gamla, medan vissa jordprover från månen visar en ålder på cirka 4,5 miljarder år, vilket är mycket nära den uppskattade åldern för vårt solsystem. Radioisotopanalys av meteoritprover ger genomgående en ålder på cirka 4,6 miljarder år.
Men även dessa bergarter har samma förhållande av syreisotoper som terrestra bergarter. Detta ger ytterligare en indikation på att månen har varit på sitt nuvarande avstånd från solen under en otroligt lång tid. För närvarande har detta faktum ingen övertygande förklaring.
Våra egna nästan oavsiktliga upptäckter i samband med de specifika relationerna mellan jorden, solen och månen har lett oss till en djupgående omvärdering av de senaste teorierna kopplade till månen och dess ursprung. Vi blev förvånade över våra fynd. Månen är större än man kan förvänta sig, klart äldre än den borde vara och har mycket mindre massa än den borde vara. Den upptar en så ovanlig bana att alla befintliga förklaringar är fulla av svårigheter och motsägelser, och ingen av dem kan anses vara helt övertygande. Vi har insett att många respekterade experter runt om i världen har betydande tvivel om aktuella teorier om månens ursprung som de är villiga att sända offentligt.
Oavsett påståenden från förespråkarna för teorin om "big impact" är det ganska uppenbart att deras slutsatser är långt ifrån sanningen. För att låna ett citat från Winston Churchill förblir månen "ett mysterium insvept i ett mysterium i ett större mysterium."
Tidigare i veckan motbevisade astrofysiker från Institutet för geofysik i Paris versionen av ursprunget Måne, vilket hittills ansetts vara det mest sannolika. Enligt denna hypotes kolliderade den mycket unga jorden för cirka 4,5 miljarder år sedan med en protoplanet Teyei, vilket resulterar i bildandet av månen.
Datorsimuleringar utförda av experter har gett tvivel om denna version, och samtidigt många av våra andra idéer om ursprunget till den kosmiska kroppen närmast jorden.
Redaktionell "MIR 24" valde huvudversionerna av satellitens ursprung och vägde tillsammans med experter för- och nackdelar med populära hypoteser.
Version #1: en jättekollision
Nedslagsmodellen för månens bildning har varit dominerande inom vetenskapen under de senaste tre decennierna. Astrofysiker accepterade det nästan enhälligt efter att Apollo 17-månmodulen levererade mer än 110 kg månstenar till jorden under dess slutliga landning på satelliten i december 1972.
Analys av jordens kemiska och isotopiska sammansättning ledde forskare till idén att jorden i det tidiga skedet av bildandet av solsystemet kunde ha kolliderat med en stor himlakropp - en protoplanet, vars dimensioner stod i proportion till dagens Mars, det vill säga ungefär 10,7 % av jordens massa.
"För båda himlakropparna var denna händelse katastrofal, och materialet som kastades ut som ett resultat av denna kollision förblev delvis i jordens omloppsbana i många årtusenden, vilket är anledningen till att jordens satellit bildades som ett resultat av evolutionär kompression, ” säger doktor i fysikaliska och matematiska vetenskaper, seniorforskare vid rymdforskningsinstitutet vid Ryska vetenskapsakademin Alexander Rodin.
Namnen på himlakroppar ges traditionellt i grekiska och mytologiska termer. Därför namngavs den hypotetiska protoplaneten för att hedra en av Titanide-systrarna, Theia, som, enligt de gamla grekernas tro, var mor till Selene (Månen). Kopplingen mellan jorden och satelliten visade sig vara så stark att månen med tiden började orsaka ebb och flod på den blå planeten.
Detta skapade i sin tur förutsättningarna på det våta himlavalvet för uppkomsten av de första elementen i biologiskt liv (nukleotider) från de enklaste kvävehaltiga föreningarna, en blandning av fosfat och kolhydrater. Således, under påverkan av månens aktivitet och solljus, bildades det första "laboratoriet" för bildandet av framtida liv på jordens yta.
Megaexplosionsteorin stöds av det faktum att kärnan i jordens satellit är för liten för en planet som bildades samtidigt som jorden (radien på månens kärna är cirka 240 kilometer). Dessutom är månens sammansättning mycket mer homogen än vår planet. Det verkar som att allting ledde forskarna till den synpunkten att orsaken till månens födelse var proto-skönheten Theia.
Astronomer vid Paris Institute of Geophysics började misstänka giltigheten av en så vacker hypotes. Den kemiska sammansättningen av jordens mantel och månjord var förvirrande. Något var fel där. Som ett resultat lanserade parisiska astronomer ett flerårigt experiment, som just har avslutats.
Under detta experiment genomförde de 1,7 miljarder datorsimuleringar av kollisionen mellan jorden och Theia och fann att massan av den hypotetiska himlakropp som jorden kolliderade med inte kunde vara mer än 15 % av vår planets massa.
Annars skulle jordens mantel innehålla många gånger mer nickel och kobolt, och de lätta isotoper av radioaktiva grundämnen som finns i den nu, till exempel helium-3-isotopen, skulle för länge sedan ha avdunstat från månens mark.
Version nr 2: teori om flera bombningar
"Den senaste franska forskningen bekräftar antagandet att det inte bara var en kollision - det fanns många av dem", förklarar Dr Rodin. "Det framtida materialet för bildandet av satelliten ackumulerades under miljontals år i jordens omloppsbana och bombplanet kropparna själva var mycket mindre än den hypotetiska Theia.” .
Men enligt vetenskapsmannen gjorde denna upptäckt ingen epokgörande revolution. Under de senaste decennierna har månen förblivit inte bara det mest studerade, utan också det mest aktivt studerade objektet i solsystemet. Varje år får forskare fler och fler nya data som motbevisar en eller annan av de befintliga hypoteserna.
"Datorsimuleringar hjälper oss bara att simulera vissa förhållanden. Meteorologer arbetar ungefär på samma sätt och bestämmer vädret för den närmaste framtiden. Men vi förstår mycket väl att även en prognos för morgondagen kan vara felaktig. Vad kan vi säga om sådana globala händelser som födelsen av levande materia, bildningen av månen eller jorden”, konstaterade forskaren.
Doktor i fysik och matematik, chef för institutionen för mån- och planetforskning vid det efter honom uppkallade institutet, håller också med honom. P. K. Sternberg Moskvas statliga universitet Vladimir Shevchenko.
Enligt honom var franska astrofysiker flera år före den ryska vetenskapsmannen, chef för V.I. Vernadsky Institute of Geochemistry, Eric Galimov, som analyserade hypotesen om protoplaneten Teiya och var en av de första i världens vetenskap som motbevisade den med argument. Sant, rent teoretiskt. Nu har hans teori fått experimentell bekräftelse.
Version nr 3: "syster"-hypotes
Hypotesen som många ryska forskare lutar mot idag är denna: Månen och jorden bildades relativt samtidigt från ett enda moln av gas och damm. Detta hände för cirka 4,5 miljarder år sedan, vilket bekräftas av radioisotopdateringsdata från meteoritprover, de så kallade kondriterna.
Jordens "embryo" attraherade det maximala antalet partiklar i deras tillgänglighetszon, och från de återstående fragmenten i omloppsbana bildades en mindre satellit, men liknande i kemisk sammansättning.
"Denna teori tar bort tvivelaktiga frågor angående de geokemiska indikatorerna för månens jord", förklarar Vladimir Shevchenko. "Om en megapåverkan hade ägt rum skulle månen behöva innehålla samma ämne som jorden bestod av vid det tillfället och skulle vara mycket mer lik jorden än den är nu", sammanfattar professorn.
Det är sant att en så vacker hypotes om ett vanligt progenitormoln inte förklarar mycket. Till exempel varför månbanan inte ligger i planet för jordens ekvator och varför dess järn-nickelkärna bildades så miniatyr jämfört med vår.
Version nr 4: captive planet, eller "äktenskaplig" hypotes
En av de mest märkliga hypoteserna, som har minst mängd bevis, är hypotesen att månen ursprungligen bildades som en oberoende planet i solsystemet. Som ett resultat av himlakroppens avvikelse från sin omloppsbana (de så kallade störningarna) "tappade planeten så att säga sin kurs" och gick in i en elliptisk bana som korsade jorden.
Under en av inflygningarna föll månen in i jordens gravitationsfält och förvandlades till sin satellit.
Amerikanska astronomer under ledning av Thomas Jackson See var intresserade av denna teori inte av akademiska skäl. Faktum är att legenderna om det gamla afrikanska folket Dogon de pratade om de tillfällen då det inte fanns någon andra ljuskälla på natthimlen - månen.
Trots det faktum att teorin inte passade in i de "stora tre" akademiska hypoteserna om satellitens ursprung, diskuterades den på allvar av en grupp forskare under ledning av Sergei Pavlovich Korolev vid utformningen av den automatiska nedstigningsstationen.
Forskare var tvungna att "blint" bestämma hur månen bildades. Framgången med att landa stationen berodde på deras slutsatser. När allt kommer omkring, om månen kretsar runt jorden i miljarder år, utan en tät atmosfär, borde ett multimeterlager av damm som faller från rymden ha samlats på dess yta.
Om så verkligen är fallet skulle stationen som är avsedd för landning på månhimlen helt enkelt drunkna.
Forskare gillade uppenbarligen antagandet att månen fångades av jorden relativt nyligen. I det här fallet bör dess yta fortfarande vara hård. Därför bestämde de sig för att förlita sig på detta scenario för landningsapparaten.
Det är sant att denna teori har fler motsägelser än andra versioner av satellitens ursprung. Till exempel, varför är syreisotoperna på månen och jorden så identiska?
Eller varför månen roterar i samma riktning som jorden, medan månarna som fångats av Jupiter – Io, Europa, Ganymedes och Callisto – roterar i en retrograd riktning, det vill säga i motsatt riktning från Jupiter.
Hur som helst, inte ens relativt "omfattande" och "attraktiva" hypoteser ger en korrekt beskrivning av exakt hur nattstjärnan dök upp vid jordens horisont. Men sådana inkonsekvenser observeras när man beskriver något annat fysiskt fenomen av denna skala, noterar Alexander Rodin.
Varje ny upptäckt, även gjord under jordiska förhållanden, kan när som helst kasta tvivel på någon "etablerad" hypotes inom vetenskapen. Även om jordens ursprung - för att inte tala om dess satellit.
Nadezhda Serezhkina
|
Några ord från problemets historia
Av planeterna i det inre solsystemet, som inkluderar Merkurius, Venus, Jorden och Mars, är det bara jorden som har en massiv satellit, Månen. Mars har också satelliter: Phobos och Deimos, men dessa är små kroppar med oregelbunden form. Den största av dem, Phobos, är bara 20 km i maximal dimension, medan månens diameter är 3560 km.
Månen och jorden har olika densitet. Detta orsakas inte bara av det faktum att jorden är stor och därför är dess inre under större tryck. Jordens medeldensitet, normaliserat till normalt tryck (1 atm) är 4,45 g/cm 3 , månens densitet är 3,3 g/cm 3 . Skillnaden beror på att jorden innehåller en massiv järn-nickelkärna (med en inblandning av lätta element), som innehåller 32 % av jordens massa. Storleken på månens kärna är fortfarande oklart. Men med hänsyn till månens låga densitet och begränsningen som åläggs av värdet på tröghetsmomentet (0,3931), kan månen inte innehålla en kärna som överstiger 5% av dess massa. Det mest sannolika, baserat på tolkningen av geofysiska data, anses vara ett intervall på 1–3%, det vill säga månkärnans radie är 250–450 km.
I mitten av förra seklet hade flera hypoteser om månens ursprung bildats: månens separation från jorden; oavsiktlig fångst av månen i låg omloppsbana om jorden; samackretion av månen och jorden från en svärm av fasta kroppar. Tills nyligen löstes detta problem av specialister inom fältet himlamekanik, astronomi och planetfysik. Geologer och geokemister deltog inte i det, eftersom ingenting var känt om månens sammansättning innan den började studeras med rymdfarkoster.
Redan på 30-talet. förra århundradet visade det sig att hypotesen om separationen av månen från jorden, som för övrigt lagts fram av J. Darwin, son till Charles Darwin, är ohållbar. Det totala rotationsmomentet för jorden och månen är otillräckligt för uppkomsten av rotationsinstabilitet (förlust av materia under påverkan av centrifugalkraft) även i den flytande jorden.
På 60-talet Experter inom området himlamekanik kom till slutsatsen att infångandet av månen i låg omloppsbana om jorden är en extremt osannolik händelse. Det återstod coaccretion-hypotesen, som utvecklades av inhemska forskare, studenter vid O.Yu. Shmidt V.S. Safronov och E.L. Ruskol. Dess svaghet är dess oförmåga att förklara månens och jordens olika tätheter. Smarta men osannolika scenarier uppfanns för hur månen kunde förlora överflödigt järn. När detaljer om Månens kemiska struktur och sammansättning blev kända, förkastades denna hypotes slutligen. Bara i mitten av 1970-talet. ett nytt scenario för månens bildning har dykt upp. De amerikanska forskarna A. Cameron och V. Ward och samtidigt V. Hartman och D. Davis föreslog 1975 en hypotes om månens bildande som ett resultat av en katastrofal kollision med jorden av en stor kosmisk kropp av storleken Mars (mega-effekthypotes). Som ett resultat smälte en enorm massa jordisk materia och delvis materialet i stötkroppen (en himlakropp som kolliderade med jorden) och kastades i en låg omloppsbana om jorden. Detta material ackumulerades snabbt till en kompakt kropp som blev månen. Trots sin uppenbara exotism blev denna hypotes allmänt accepterad eftersom den erbjöd en enkel lösning på ett antal problem. Som datormodellering har visat, ur en dynamisk synvinkel, är kollisionsscenariot ganska genomförbart. Dessutom ger han en förklaring till det ökade vinkelmomentet för jord-månesystemet och lutningen av jordens axel. Det lägre järninnehållet i månen är också lätt att förklara, eftersom det antas att en katastrofal kollision inträffade efter bildandet av jordens kärna. Järn visade sig huvudsakligen vara koncentrerat i jordens kärna, och månen bildades av det steniga materialet i jordens mantel.
Ris. 1 – Jordens kollision med en himlakropp ungefär lika stor som Mars, vilket resulterade i utstötningen av smält materia som bildade månen (mega-påverkanshypotes).
Teckning av V.E. Kulikovsky.
I mitten av 1970-talet, när prover av månjord levererades till jorden, studerades månens geokemiska egenskaper ganska väl, och i ett antal parametrar visade den faktiskt god likhet med sammansättningen av jordens mantel. Därför stödde sådana framstående geokemister som A. Ringwood (Australien) och H. Wenke (Tyskland) megaeffekthypotesen. I allmänhet flyttade problemet med månens ursprung från kategorin astronomiska snarare in i kategorin geologiska och geokemiska, eftersom det var geokemiska argument som blev avgörande i bevissystemet för en eller annan version av bildandet av månen. Dessa versioner skilde sig endast i detaljer: jordens relativa storlekar och stötkroppen, vilken ålder var jorden när kollisionen inträffade. Själva strejkkonceptet ansågs orubbligt. Samtidigt ställer vissa detaljer i den geokemiska analysen tvivel om hypotesen som helhet.
Problemet med "flyktiga" och isotopfraktionering
Frågan om järnbrist på månen spelade en avgörande roll i diskussionen om månens ursprung. Ett annat grundläggande problem - den extrema utarmningen av jordens naturliga satellit i flyktiga element - låg kvar i skuggorna.
Månen innehåller många gånger mindre K, Na och andra flyktiga grundämnen jämfört med kolhaltiga kondriter. Sammansättningen av kolhaltiga kondriter anses vara närmast den ursprungliga kosmiska materia från vilken solsystemets kroppar bildades. Vi brukar uppfatta som ”flyktiga” föreningar av kol, kväve, svavel och vatten, som lätt avdunstar vid uppvärmning till en temperatur på 100–200 o C. Vid temperaturer på 300–500 o C, särskilt under lågtrycksförhållanden, t.ex. i kontakt med utrymmesvakuum är flyktighet karakteristisk för element som vi vanligtvis observerar i sammansättningen av fasta ämnen. Jorden innehåller också få flyktiga element, men månen är märkbart utarmad i dem även jämfört med jorden.
Det verkar som att det inte finns något förvånande i detta. I enlighet med nedslagshypotesen antas det faktiskt att månen bildades som ett resultat av utstötningen av smält materia i en omloppsbana nära jorden. Det är klart att i detta fall kan en del av ämnet avdunsta. Allt skulle vara bra förklarat om inte för en detalj. Faktum är att under avdunstning uppstår ett fenomen som kallas isotopfraktionering. Till exempel består kol av två isotoper 12 C och 13 C, syre har tre isotoper - 16 O, 17 O och 18 O, grundämnet Mg innehåller stabila isotoper 24 Mg och 26 Mg, etc. Under avdunstning överträffar den lätta isotopen den tunga, så restsubstansen måste anrikas i den tunga isotopen av grundämnet som gick förlorat. Den amerikanske vetenskapsmannen R. Clayton och hans kollegor visade experimentellt att med den observerade förlusten av kalium på Månen borde förhållandet 41 K/39 K ha ändrats med 60‰. Med avdunstning av 40 % av smältan skulle isotopförhållandet mellan magnesium (26 Mg/24 Mg) förändras med 11–13‰ och kisel (30 Si/28 Si) – med 8–10‰. Dessa är mycket stora förskjutningar, med tanke på att den moderna noggrannheten för att mäta den isotopiska sammansättningen av dessa element inte är sämre än 0,5‰. Under tiden hittades ingen förändring i den isotopiska sammansättningen, det vill säga några spår av isotopfraktionering av flyktiga ämnen, i månsubstansen.
En dramatisk situation uppstod. Å ena sidan proklamerades effekthypotesen orubblig, särskilt i den amerikanska vetenskapliga litteraturen, å andra sidan kombinerades den inte med isotopdata.
R. Clayton (1995) noterade: "Dessa isotopdata är oförenliga med nästan alla föreslagna mekanismer för utarmning av flyktiga element genom avdunstning av kondenserad materia." H. Jones och H. Palme (2000) drog slutsatsen att "avdunstning inte kan betraktas som en mekanism som leder till flyktig utarmning på grund av irreducerbar isotopfraktionering."
Månbildningsmodell
För tio år sedan lade jag fram en hypotes, vars innebörd var att månen inte bildades som ett resultat av en katastrofal påverkan, utan som ett binärt system samtidigt med jorden som ett resultat av fragmenteringen av ett moln av dammpartiklar . Det är så dubbelstjärnor bildas. Järn, som månen är utarmad på, gick förlorad tillsammans med andra flyktiga ämnen till följd av avdunstning.
Ris. 2 – Bildandet av jorden och månen från en gemensam dammskiva i enlighet med författarens hypotes om ursprunget till jorden och månen som ett binärt system.
Men kan en sådan fragmentering faktiskt inträffa vid värdena för massa, rörelsemängd och andra saker som jord-månesystemet har? Detta förblev okänt. Flera forskare gick med i en grupp för att studera detta problem. Den inkluderade välkända experter inom rymdballistik: akademikern T.M. Eneev, på 70-talet. som undersökte möjligheten till ackumulering av planetariska kroppar genom att kombinera dammkoncentrationer; berömd matematiker akademiker V.P. Myasnikov (har tyvärr redan gått bort); en stor specialist inom gasdynamik och superdatorer, motsvarande medlem av Ryska vetenskapsakademin A.V. Zabrodin; Doktor i fysikaliska och matematiska vetenskaper M.S. Lätt tillgång; Doctor of Chemical Sciences Yu.I. Sidorov. Senare fick vi sällskap av doktor i fysikaliska och matematiska vetenskaper, specialist inom området datormodellering A.M. Krivtsov från S:t Petersburg, som gjorde en betydande insats för att lösa problemet. Våra ansträngningar var inriktade på att lösa det dynamiska problemet med bildningen av månen och jorden.
Men tanken på att månen förlorar järn genom avdunstning verkar vara i lika stor konflikt med avsaknaden av spår av isotopfraktionering på månen som nedslagshypotesen. Det var faktiskt en anmärkningsvärd skillnad här. Faktum är att isotopfraktionering uppstår när isotoper irreversibelt lämnar smältans yta. Sedan, på grund av den större rörligheten hos den lätta isotopen, uppstår en kinetisk isotopeffekt (de ovanstående värdena för isotopförskjutningar beror just på denna effekt). Men en annan situation är möjlig när avdunstning sker i ett slutet system. I detta fall kan den förångade molekylen återgå till smältan igen. Då upprättas en viss jämvikt mellan smältan och ångan. Det är tydligt att mer flyktiga komponenter ackumuleras i ångfasen. Men på grund av att det finns både direkt och omvänd övergång av molekyler mellan ånga och smälta, visar sig isotopeffekten vara mycket liten. Detta är en termodynamisk isotopeffekt. Vid förhöjda temperaturer kan det vara försumbart. Idén med ett slutet system är inte tillämplig på en smälta som kastas ut i en låg omloppsbana om jorden och avdunstar ut i rymden. Men det motsvarar helt den process som sker i ett moln av partiklar. De förångande partiklarna omges av sin ånga, och molnet som helhet är i ett slutet system.
Ris. 3 – Kinetiska och termodynamiska isotopeffekter: a) Den kinetiska isotopeffekten under smältavdunstning leder till anrikning av ångan med lätta isotoper av flyktiga ämnen, och smältan med tunga isotoper; b) termodynamisk isotopeffekt som uppstår när det råder jämvikt mellan vätska och ånga. Det kan vara försumbart vid förhöjda temperaturer; c) ett slutet system av partiklar omgivet av sin egen ånga. Förångade partiklar kan återgå till smältan igen.
Låt oss nu anta att molnet komprimeras som ett resultat av gravitationen. Det kollapsar. Sedan pressas den del av ämnet som har förvandlats till ånga ur molnet, och de återstående partiklarna visar sig vara utarmade på flyktiga ämnen. I detta fall observeras nästan ingen fraktionering av isotoper!
Flera versioner av lösningen på det dynamiska problemet övervägdes. Den mest framgångsrika modellen för partikeldynamik (en variant av molekyldynamikmodellen) föreslagen av A.M. Krivtsov.
Låt oss föreställa oss att det finns ett moln av partiklar, som var och en rör sig i enlighet med ekvationen för Newtons andra lag, som är känt, inklusive massa, acceleration och kraften som orsakar rörelsen. Interaktionskraften mellan varje partikel och alla andra partiklar f inkluderar flera komponenter: gravitationsinteraktion, elastisk kraft som verkar vid kollision av partiklar (manifesterar sig på mycket små avstånd) och den oelastiska delen av interaktionen, som ett resultat av vilken kollisionen energi omvandlas till värme.
Det var nödvändigt att acceptera vissa initiala villkor. Lösningen utfördes för ett moln av partiklar som har massan av jord-månesystemet och har rörelsemängd som kännetecknar dessa kroppars system. Faktum är att dessa parametrar för det initiala molnet kan skilja sig något, både upp och ner. Baserat på bekvämligheten med datorberäkningar övervägdes en tvådimensionell modell - en skiva med en ojämnt fördelad ytdensitet. För att beskriva beteendet hos ett verkligt tredimensionellt objekt i parametrarna för en tvådimensionell modell, introducerades likhetskriterier med hjälp av dimensionslösa koefficienter. Ett annat villkor: det var nödvändigt att tillskriva partikeln, förutom vinkelhastigheten, en viss kaotisk hastighet. Matematiska beräkningar och vissa andra tekniska detaljer kan utelämnas här.
En datorberäkning av en modell baserad på ovanstående principer och förhållanden beskriver väl kollapsen av ett moln av partiklar. I detta fall bildades en central kropp med förhöjd temperatur. Huvudsaken saknades dock. Det fanns ingen fragmentering av partikelmolnet, det vill säga en kropp uppstod, och inte jord-månen binära systemet. Generellt sett var det inget oväntat i detta. Som redan nämnts har försök att simulera månens bildning genom att bryta sig loss från den snabbt roterande jorden tidigare misslyckats. Vinkelmomentet i jord-månesystemet var otillräckligt för att dela upp hela kroppen i två fragment. Samma sak hände med molnet av partiklar.
Situationen förändrades dock radikalt när man tog hänsyn till fenomenet avdunstning.
Förångningsprocessen från partikelytan orsakar en repulsionseffekt. Kraften av denna repulsion är omvänt proportionell mot kvadraten på avståndet från den förångande partikeln: 
där λ är en proportionalitetskoefficient som tar hänsyn till storleken på flödet som avdunstar från partikelytan; m är massan av partikeln.
Strukturen av formeln som karakteriserar gasdynamisk repulsion liknar uttrycket för gravitationskraften, om vi istället för λ ersätter γ - gravitationskonstanten. Strängt taget finns det ingen fullständig likhet mellan dessa krafter, eftersom gravitationsinteraktionen är långväga och den frånstötande förångningskraften är lokal. Men som en första uppskattning kan de kombineras: 
Detta ger en viss effektiv konstant γ", mindre än γ.
Det är tydligt att en minskning av koefficienten γ kommer att leda till uppkomsten av rotationsinstabilitet vid lägre värden på rörelsemängd. Frågan är vad som ska vara förångningsflödet så att kraven på molnets initiala vinkelhastighet minskar så mycket att jord-månsystemets verkliga rörelsemängd visar sig vara tillräckligt för att fragmentering ska uppstå.
Uppskattningarna som gjordes visade att flödet borde vara mycket litet och passa in i ganska rimliga värden av tid och massa. För kondruler (sfäriska partiklar som utgör kondritmeteoriter) med en storlek på cirka 1 mm, med en temperatur av storleksordningen 1000 K och en densitet på ~ 2 g/cm 3 bör flödet vara cirka 10–13 kg /m 2 s. I detta fall kommer en minskning av den förångande partikelns massa med 40 % att ta en tid av storleksordningen (3 - 7) 10 4 år, vilket är förenligt med den möjliga storleksordningen 10 5 år för tidsskalan för initial ackumulering av planetariska kroppar. Datorsimuleringar med verkliga parametrar visade tydligt uppkomsten av rotationsinstabilitet, som kulminerade i bildandet av två uppvärmda kroppar, varav en skulle bli jorden och den andra månen.
Ris. 4 – Datormodell av kollapsen av ett moln av förångande partiklar. De successiva faserna av molnfragmentering (a–d) och bildandet av ett binärt system (e–f) visas. Beräkningarna använde verkliga parametrar som kännetecknar jord-månesystemet: kinetiskt moment K = 3,45 10 34 kg m 2 s –1 ; jordens och månens totala massa M = 6,05 10 24 kg, radie för en fast kropp med jordens och månens totala massa Rc = 6,41 10 6 m; gravitationskonstant "gamma" = 6,67 10 –11 kg –1 m 3 s –2; initial molnradie R0 = 5,51 Rc; antalet beräknade partiklar är N = 10 4, värdet på avdunstningsflödet är 10 –13 kg m –2 s –1, motsvarande cirka 40 % av avdunstningen av massan av partiklar med en kondrulstorlek på cirka 1 mm över 10 4 – 10 5 år. En ökning av temperaturen visas konventionellt genom en förändring i färg från blått till rött.
Således förklarar den föreslagna dynamiska modellen möjligheten av uppkomsten av det binära systemet Jord-Månen. I det här fallet leder avdunstning till förlusten av flyktiga element under förhållanden i ett praktiskt taget slutet system, vilket säkerställer frånvaron av en märkbar isotopeffekt.
Problem med järnbrist
Förklaringen av järnbristen på månen jämfört med jorden (och den primära kosmiska materien - kolhaltiga kondriter) blev vid en tidpunkt det mest övertygande argumentet till förmån för nedslagshypotesen. Det är sant att effekthypotesen har svårigheter även här. Visserligen innehåller månen mindre järn än jorden, men mer än jordens mantel från vilken den tros ha bildats. Kanske ärvde månen dessutom stötjärnet. Men då bör det berikas inte bara med järn i förhållande till jordens mantel, utan också med siderofila element (W, P, Mo, Co, Cd, Ni, Pt, Re, Os, etc.) som åtföljer järn. I järn-silikatsmältor förenas de med järnfasen. Samtidigt är månen utarmad på siderofila element, även om den innehåller mer järn än jordens mantel. För att förena nedslagshypotesen med observationer ökar de senaste modellerna i allt större utsträckning massan på den stötkropp som kolliderade med jorden och drar slutsatsen att dess dominerande bidrag till sammansättningen av månens material görs. Men här uppstår en ny komplikation för effekthypotesen. Månens substans, som följer av isotopdata, är strikt relaterad till jordens substans. I själva verket ligger isotopsammansättningarna av prover från månen och jorden på samma linje i koordinaterna δ 18 O och δ 17 O (förhållandet mellan syreisotoperna 17 O och 18 O till 16 O). Det är så prover som tillhör samma kosmiska kropp beter sig. Prover av andra kosmiska kroppar upptar andra linjer. Så länge som månen ansågs ha bildats av mantelmaterial, stödde sammanträffandet av isotopiska egenskaper denna hypotes. Men om månens substans huvudsakligen bildas av substansen från en okänd himlakropp, stöder sammanträffandet av isotopiska egenskaper inte längre nedslagshypotesen.
Ris. 5 – Jämförelsehalt av järn (Fe) och järnoxid (FeO) i jorden och månen.
Ris. 6 – Diagram över syreisotopförhållandena δ 17 O och δ 18 O (δ 17 O och δ 18 O är värden som kännetecknar skiftningarna i syreisotopförhållandena 17 O/16 O och 18 O/16 O, i förhållande till den accepterade SMOW standard). I det här diagrammet faller prover från månen och jorden längs en gemensam fraktioneringslinje, vilket indikerar det genetiska släktskapet mellan deras sammansättning.
Månens extrema utarmning av flyktiga element och förångningens roll i dynamiken i bildandet av jord-månesystemet tillåter oss att tolka problemen med järnbrist på ett helt annat sätt.
Baserat på vår modell är det nödvändigt att ta reda på hur månen är utarmad på järn och varför månen är utarmad på järn, men jorden är inte, trots det faktum att som ett resultat av fragmentering, två kroppar med liknande bildningsförhållanden stiga upp.
Laboratorieförsök har visat att järn också är ett relativt flyktigt grundämne. Om du förångar en smälta som har en primär kondritisk sammansättning, kommer alkaliska element (K, Na) att börja avdunsta efter avdunstning av de mest flyktiga komponenterna (föreningar av kol, svavel och ett antal andra), och sedan vara järnets tur. Ytterligare avdunstning kommer att leda till förångning av Si, följt av Mg. I slutändan kommer smältan att anrikas på de svåraste till flyktiga elementen Al, Ca, Ti. De listade ämnena är bland de bergbildande elementen. De är en del av de mineraler som utgör huvuddelen (99%) av stenar. Andra grundämnen bildar föroreningar och mindre mineraler.
Ris. 7 – Efter bildandet av två heta kärnor (röda fläckar) finns en betydande del av det kallare (gröna och blåa) materialet i det initiala molnet av partiklar kvar i det omgivande utrymmet (partikelstorleken ökar).
Notera: Jordens kärna (dens massa tas med i beräkningen, vilket är 32 % av planetens massa) innehåller, förutom järn, nickel och andra siderofila element, samt upp till 10 % lätta element. Det kan vara syre, svavel, kisel och, mindre troligt, föroreningar av andra grundämnen. Data för månen är hämtade från S. Taylor (1979). Uppskattningar av månens sammansättning varierar mycket mellan olika författare. Det förefaller oss som att S. Taylors bedömningar är de mest motiverade (Galimov, 2004).
Månen är utarmad på Fe och berikad på svårflyktiga element: Al, Ca, Ti. Det högre innehållet av Si och Mg i månen är en illusion som orsakas av järnbrist. Om förlusten av flyktiga ämnen beror på avdunstningsprocessen, kommer innehållet av endast de svåraste till flyktiga elementen att förbli oförändrat i förhållande till den ursprungliga sammansättningen. Därför, för att kunna göra jämförelser mellan kondriter (CI), jorden och månen, bör alla koncentrationer tillskrivas ett grundämne vars förekomst antas vara konstant.
Då avslöjas månens utarmning inte bara i järn, utan också i kisel och magnesium tydligt. Baserat på experimentella data bör detta förväntas med tanke på en betydande förlust av järn under avdunstning.
A. Hashimoto (1983) indunstade en smälta som från början hade en kondritisk sammansättning. En analys av hans experiment avslöjar att vid 40 % avdunstning får den kvarvarande smältan en sammansättning som nästan liknar Månens. Således kan månens sammansättning, inklusive den observerade järnbristen, erhållas under bildandet av jordens satellit från ursprungligt kondritiskt material. Och då finns det inget behov av hypotesen om katastrofala konsekvenser.
Asymmetri av tillväxt av embryon från jorden och månen
Den andra av frågorna som ställs ovan kvarstår - varför jorden inte är utarmad på järn, liksom kisel och magnesium, i samma utsträckning som Månen. Svaret krävde att man löste ett annat datorproblem. Först och främst noterar vi att efter fragmentering och bildandet av två heta kroppar i ett kollapsande moln, finns en stor mängd materia kvar i molnet av partiklar som omger dem. Den omgivande massan av materia förblir kall jämfört med de konsoliderade kärnorna med relativt hög temperatur.
Ris. 8 – Datorsimuleringar visar att den större av de resulterande kärnorna (röda) utvecklas mycket snabbare och ackumulerar det mesta av det återstående initiala molnet av partiklar (blått).
Inledningsvis var båda fragmenten, både det som skulle bli Månen och det som skulle bli Jorden, utarmat på flyktiga ämnen och järn i nästan samma utsträckning. Datormodellering visade dock att om ett av fragmenten visade sig vara (av en slump) något större i massa än det andra, så fortskrider ytterligare ackumulering av materia extremt asymmetriskt. Ett större embryo växer mycket snabbare. När skillnaden i storlek ökar, ökar skillnaden i ackumuleringshastigheten för materia från den återstående delen av molnet som en lavin. Som ett resultat ändrar det mindre embryot sin sammansättning endast något, medan det större embryot (den framtida jorden) ackumulerar nästan all primär materia i molnet och slutligen får en sammansättning mycket nära den för den primära kondritiska materien, med undantaget av de mest flyktiga komponenterna, oåterkalleligt lämnar det kollapsande molnet. Låt oss återigen notera att förlusten av flyktiga element i detta fall inte uppstår på grund av avdunstning i rymden, utan på grund av att det kollapsande molnet pressar ut den kvarvarande ångan.
Således förklarar den föreslagna modellen månens superutarmning av flyktiga ämnen och bristen på järn i den. Huvuddraget i modellen är introduktionen i beaktande av förångningsfaktorn och under förhållanden som utesluter eller reducerar till små värden fraktionering av isotoper. Detta övervinner den grundläggande svårighet som megaeffekthypotesen står inför. Förångningsfaktorn gjorde det möjligt för första gången att få en matematisk lösning på utvecklingen av det binära jord-månesystemet under verkliga fysiska parametrar. Det förefaller oss som om det nya konceptet vi har föreslagit om månens ursprung från urmateria, och inte från jordens mantel, stämmer bättre överens med fakta än den amerikanska megaeffekthypotesen.
Kommande utmaningar
Även om många frågor har besvarats finns det fortfarande många kvar och ett stort nytt problem håller på att dyka upp. Det är som följer. I våra beräkningar utgick vi från det faktum att jorden och månen, åtminstone deras embryon som mätte 2–3 tusen km, uppstod från ett moln av partiklar. Samtidigt beskriver den befintliga teorin om planetarisk ackumulering bildandet av planetkroppar som ett resultat av kollisionen av fasta kroppar (planetesimaler), först meter långa, sedan kilometer långa, hundra kilometer, etc. storlekar. Följaktligen kräver vår modell att under det tidiga utvecklingsstadiet av en protoplanetär skiva, uppstår stora koncentrationer av damm, snarare än en ensemble av fasta kroppar, i den och växer till en nästan planetarisk massa. Om detta verkligen är fallet, så talar vi inte bara om modellen för ursprunget till jord-månesystemet, utan också om behovet av att revidera teorin om planetarisk ackumulering som helhet.
Frågor kvarstår angående följande aspekter av hypotesen:
- en mer detaljerad beräkning av temperaturprofilen i ett kollapsande moln behövs, kombinerat med en termodynamisk analys av fördelningen av grundämnen i partikel-ångsystemet på olika nivåer av denna profil (tills detta är gjort förblir modellen snarare en kvalitativ hypotes );
- det är nödvändigt att erhålla ett mer rigoröst uttryck för gasdynamisk repulsion, med hänsyn till den lokala karaktären av denna krafts verkan, i motsats till gravitationsinteraktion.
- Modellen lämnar frågan om solens inflytande åt sidan, skivans radie väljs godtyckligt och den deformerande påverkan av kollisionen av klumpar under bildningen av skivan beaktas inte.
- för att få en mer rigorös lösning skulle det vara viktigt att gå över till en tredimensionell formulering av problemet och öka antalet modellpartiklar;
- det är nödvändigt att överväga fall av bildandet av ett binärt system från en protodisk med mindre massa än jordens och månens totala massa, eftersom det är troligt att ackumuleringsprocessen inträffade i två steg - i ett tidigt skede - kollapsen av dammkoncentrationen med bildandet av ett binärt system, och i det sena stadiet - ytterligare tillväxt på grund av kollisionen av fasta kroppar som bildades vid den tiden i solsystemet;
- I den dynamiska delen av vår modell förblir frågan om orsaken till det höga värdet av det initiala rotationsmomentet för jord-månesystemet och den märkbara lutningen av jordens axel mot ekliptikplanet outvecklad, medan megapåverkanshypotesen erbjuder en sådan lösning.
Svaren på dessa frågor beror till stor del på den allmänna lösningen på det ovan nämnda problemet med utvecklingen av kondensationer i den protoplanetära gas-dammskivan runt solen.
Slutligen bör man komma ihåg att vår hypotes antar vissa element av heterogen ackretion (lager-för-lager-bildning av en himlakropp), även om den är i motsatt mening till den som accepteras. Förespråkare av heterogen ackretion antog att planeter först bildar en järnkärna på ett eller annat sätt, och sedan växer ett övervägande silikatmantelskal. I vår modell uppträder ett järnutarmat embryo initialt, och endast efterföljande ackumulering ger järnberikat material. Det är tydligt att detta väsentligt modifierar processen för kärnbildning och de associerade villkoren för fraktionering av siderofila element och andra geokemiska parametrar. Således öppnar det föreslagna konceptet upp nya aspekter av forskning i dynamiken i bildandet av solsystemet och inom geokemi.
