Ось уже 46 років минуло від дня першої висадки людини на Місяці. Ми всі бачили ці дивовижні кадри і знаємо, що в "офіційній" історії підкорення Місяця людство не зустріло там слідів інопланетного походження.
Але чи все так правильно, як про цю подію пишуть у підручниках і говорять у супутніх передачах? Що насправді сталося того історичного дня? Чи могли астронавти зустріти на місячній поверхні ознаки інопланетян? І як взагалі з'явився Місяць у Землі?
Відповідь на багато питань знає «Теорія змови» про Місяць, який зберігається вже сорок п'ять років після першого візиту людини на Місяць. Дехто вважає, що висадки на Місяць взагалі ніколи не відбулося – це лише кіношна постановка, – хоч і нічим не виправдана версія.
Інші вважають, що люди справді були на Місяці, але під час вивчення супутника зіткнулися з чимось жахливим, неземним та лякаючим. Це було як своєрідне попередження землянам – тримайтеся звідси подалі! Так що ж таке Місяць?
1. Як з'явився Місяць.
Згідно з міфологією, близько 4,5 мільярда років тому в нашій Сонячній системі сталася планетарна катастрофа. Нібито в молодій системі, планети тільки займали свої основні орбіти навколо Сонця - формування ще не закінчилося і орбіти планет були нестійкі.
В один із днів орбітальні шляхи двох планет перетнулися - об'єкт, пізніше названий як Тейя, зіткнувся із Землею. Титанічні маси планет зійшлися у єдиному ударі. Відповідно до цієї версії - загальноприйнятої - внаслідок катастрофи із Землі було вирвано більшу частину її тіла.
Розігріта ударом частина Землі, безформний та пластичний шматок породи, не був притягнутий силою гравітації Сонця. Відірваний шматок, відлетівши на деяку відстань, був полонений силою гравітації Землі і став обертатися на її орбіті. Повільно остигаючи і дрейфуючи на орбіті він поступово набував нинішню форму, при цьому по "шляху" підхоплюючи маленькі шматочки планет, що розбилися.
Але що цікаво - куди після зіткнення поділася Тейя? Адже гіпотеза появи Місяця каже - наш супутник це частина Землі, що відкололася. Про те, куди зник другий учасник зіткнення, нічого невідомо. Хіба що на момент удару Тейя просто розсипалася. Як нелогічно припустити, що Тейя "полетіла" в простір, а ось Місяць "зачепився" за орбіту материнської планети.
2. Поява Місяця, частина друга.
Немає жодних сумнівів у тому, що навколишній простір (Галактика, Всесвіт) живе. Дивлячись на кількість зоряних світів лише однієї галактики Чумацький шлях, можна припустити, що є кілька цивілізацій, чиї космічні кораблі могли зазнати аварії на Місяці.
Але ситуація цікава тим, що і сам Місяць, у свою чергу, теж може бути космічним кораблем. Подивіться, вже зараз людство шукає планети, клімат та екологія яких лежать у зоні комфорту для проживання кисневого життя. У той же час, земна цивілізація ще дуже молода, але вже робить боязкі спроби освоїти та колонізувати планети своєї системи. У цьому полягає не лише дослідницький зміст, а й вирішення проблеми ресурсів та перенаселення рідної планети. До того ж непрактично складати всі яйця в один кошик - загибель Землі означає і загибель людства.
Що якщо, продовжуючи розвивати цю тему, припустити, що "хтось" якийсь час тому вже намагався вирішити завдання розселення шляхом колонізації інших світів? Цілком допустима та думка, що розумне життя на планетах виникло не відразу і раптом - тим більше планетах, що далеко лежать один від одного. Тоді розумно й інше – якась цивілізація скажімо із сусідньої зіркової системи, могла досягти наших нинішніх технологій ще мільйони чи більше років тому.
Виявивши в нашій системі планету з придатними для життя умовами, поселенці - хоча не виключено, що й біженці - вирушили сюди на космічному кораблі для розселення власної цивілізації. Нині нам ця космічна баржа відома як Місяць.
Швидше за все, легенда ґрунтується на реальній події, інопланетна станція справді врізалася у Землю. Для переміщення Станції-місяця на великі відстані в космосі, ймовірно використовувалися червоточини (кротові нори), проте похибка виходу на околиці системи була досить велика, і корабель вийшов поблизу планет. Але швидше за все, це був взагалі експериментальний політ корабля крізь червоточину, і він, очевидно, останній.
Інопланетна станція на орбіті Землі.
Про те, що експерименти з підпростором були припинені, нам підказує той факт, що наші сусіди по космічному будинку в нашій відомій історії не заходять до нас у гості (відкинемо міфологію та конспірологію). Чи пошкодження корабля були серйозні, чи відстань давалася взнаки, але зв'язок станції зі своїм будинком було втрачено. Однак життя на станції не загинуло.
Після катастрофи зіткнення співробітники станції, розібравшись у ситуації, зробили спробу прискорити процес тераформування перспективної в плані заселення планети - на цей момент на Землі клімат був ще важким для життя.
Інопланетяни посіяли на Землі перші рослини, відправили на планету перші паростки життя. Проте самі представники інопланетної цивілізації, швидше за все, не зуміли адаптуватися до умов нового будинку і незабаром вимерли. Але життя на планеті вже взяло початок, почало зростати і розвиватися.
А тим часом розбитий і спорожнілий корабель (Луна) потихеньку збирав на себе пил протопланетної хмари. Залізна станція притягувала на себе дрібні камінці і частинки, і чим більше станція обростала "жиром" тим більше ставала її маса, і все більше і більше космічних об'єктів падало на Місяць, що утворився. Так сформувався зовнішній вигляд супутника Землі, відомий нам і понині.
Батьківська цивілізація, так і не дочекавшись відповіді від поселенців, визнала експеримент невдалим. І або знайшла інші варіанти розселення - скажімо відкрився інший рівень існування, або зовсім закинула справу освоєння далеких зоряних систем.
3. Як з'явився Місяць, частина третя. Земляни.
Біблія, чи інші священні писання звичайно відбивають хід історії. Вони говорять про Адама та Єву, про сади Едема, про життя в райських кущах. Але зовсім не є джерелом інформації, що було до цього часу. Хоча й містять інформацію про . При цьому всі прибульці з небес неодмінно прибували в колісницях оточених клубами вогню та диму – ну прямий зовсім як люди у своїх космічних ракетах.
Існує кілька стародавніх зображень, де поруч із динозаврами знаходиться людина. Як ставиться до цього не відомо, академічна наука прямо каже – людини на той час не було! А ось зображення є! Причому незрозуміло, де стародавній художник наскального живопису здобув інформацію про динозаврів, якщо ці знання йому ніхто не міг дати - людину не було, а значить і чутки ніхто не розпускав, і гіпотез не будував.
По суті, для зародження та розвитку цивілізації до міцних технологій потрібно не так багато часу. Набагато менше потрібно часу на загибель цивілізації (наприклад: такі культури як майя, і атланти, розвинулися дуже швидко, а й швидко згасли).
Ніщо не заважає нам припустити, що деякий проміжок часу тому, та хоча б і в епоху динозаврів, на Землі вже мешкала розумна цивілізація. Причому розвивалися вони у сфері " залізних " технологій, а й у сфері природних можливостей організму. Останнє їм давало можливість співіснувати разом із динозаврами без війни на винищення.
На якомусь витку свого розвитку ця давня і занесена нині вітром забуття цивілізація вийшла в космос.
Зрештою земна цивілізація минулих років доросла до створення орбітальних станцій - так з'явився Місяць біля Землі. До цього часу Марс був уже мешканий, і також обзавівся орбітальним комплексом. Станції давали величезну перевагу у будівництві та запуску космічних кораблів до сусідніх зоряних світів.
Ніщо не вічне під Місяцем.
Так, згідно з гіпотезою могла б стартувати космічна експансія землян. І вона відбулася. Ще мільйони років тому земляни вибралися в космос і вирушили до інших світів у глибинах космосу. На цьому важкому шляху знання про світобудову зростали та зустрічалися жителі інших світів. Але свій рідний дім уже горів.
Розум, інтелект та технології – здається, це міцний фундамент для зростання та розвитку цивілізації. Здавалося б, що ще треба для урочистості життя? Однак цього мало, потрібна ще терпимість до ближнього, людинолюбство і знання як безцінним даром є життя. - Інакше ворожнеча, ненависть, пожежа війни, смерть і поганий вітром попіл минулого.
Так і сталося в далекому минулому в історії двох сусідніх планет, Землі та Марса. Про страшну битву зі зброєю в тисячі разів яскравіше Сонця нам повідомляє та сама міфологія. Зараз уже неважливо, що спричинило конфлікт і хто почав першим. Є лише мертва марсіанська пустеля та станція Фобос – життя тут більше немає. Землі в цьому сенсі пощастило більше – тут під засмученим поглядом станції Місяць життя відродилося.
Якось нащадки тих землян повернулися на Землю – пам'ятаєте біблійних богів у вогнедишних колісницях? - спілкувалися з людством, щедро ділячись знаннями. Але все ж таки одного разу вони вирішили, що час "подарунків" минув - людство має зростати саме. З того часу вони лише наглядають за нами - можливо як за малими і недбайливими чадами, але все ж своїми близькими дітьми.
Зараз нащадки Землі вони наші предки, туристами прилітають у Сонячну систему - подивитися життя рідної планети - нам вони відомі як .
4. Місяць – інопланетна станція, небезпека.
Не можна не подумати про те, що будь-які технологічні вироби не «від цього світу» можуть становити небезпеку для нашого світу. І це стосується не тільки припущення, що Місяць міг прибути до нашої системи з іншого світу. Це також стосується і того, що на Місяць як на природний об'єкт системи міг впасти космічний корабель з іншої зіркової системи. Що від цього очікується?
Чекати від знахідки «залетілої» до нас з іншої зіркової системи можна технологічного стрибка, але можна придбати й безліч проблем. - На об'єкті чужої цивілізації можуть бути шкідливі для нас віруси, або, наприклад, останній пілот запрограмував Місяць-станцію на відправлення до своєї системи у разі появи на ній біологічного об'єкта – що створить на Землі серйозні проблеми.
Декілька років тому в мережі з'явилися зображення з космічним кораблем чужої цивілізації, що лежить на Місяці. Як би там не було із зображенням, але виключати ймовірність цього не можна. Земні автоматичні станції також оживлюють територію кількох планет своїми уламками.
Так, факт залишається фактом, 46 років тому земляни були на Місяці, але реальне життя на темному боці Місяця залишається маловідомим, мабуть, це не для телебачення.
Найголовніша загадка Місяця полягає в її походженні. Ми досі не знаємо, звідки узявся Місяць. Але гіпотез походження Місяця достатньо. Давайте розглянемо їх.
Але спочатку
Про Місяць
Земля має лише один супутник – Місяць. Він рухається навколо Землі орбітою на середній відстані від неї в 376 284 км.
Сила тяжіння Землі поступово уповільнює обертання Місяця навколо своєї осі, так що тепер Місяць обходить весь свій шлях навколо Землі точно за такий самий час, який займає один її оберт навколо своєї осі. Таке синхронне обертання означає, що ми, дивлячись на Місяць із Землі, завжди бачимо лише один його бік. Зворотний бік Місяця вдалося побачити лише космонавтам та космічним кораблям.
Оскільки Місяць рухається навколо Землі, Сонце висвітлює різні частини її поверхні.
Подивіться на зображення. Ви бачите на ній, як виглядає Місяць з однієї і тієї ж точки Землі, перебуваючи в різних точках своєї орбіти: місячний серп, половина місячного диска (перша чверть), Місяць, що прибуває, повний Місяць, половина місячного диска (остання чверть), місячний серп.
Місяць має дуже великий розмір щодо Землі. Діаметр Місяця на екваторі (у середній частині) дорівнює 3475 км, це трохи менше чверті діаметра Землі. Тому деякі астрономи навіть вважають, що систему Земля-Місяць треба розглядати як подвійну планету.
Але повернемося все-таки до питання про походження Місяця.
Гіпотези про походження Місяця
Гіпотеза перша
На ранніх стадіях існування Землі в неї була система кілець на кшталт тієї, що є в Сатурна. Можливо, Місяць утворився з них?
Гіпотеза друга (відцентрового поділу)
Коли Земля була ще зовсім юною і складалася з розплавлених порід, вона оберталася так швидко, що через це розтяглася, набула форми груші, а потім верхня частина цієї «груші» відірвалася і перетворилася на Місяць. Цю гіпотезу жартома називають «дочірньою».
Гіпотеза третя (зіткнення)
Коли Земля була молодою, вона зазнала удару якогось небесного тіла, розмір якого складав половину розміру самої Землі. Внаслідок цього зіткнення величезна кількість речовини було викинуто в космічний простір, а згодом з нього сформувався Місяць.
Гіпотеза четверта (захоплення)
Земля та Місяць утворилися незалежно, у різних частинах Сонячної системи. Коли Місяць проходив близько до земної орбіти, вона була захоплена гравітаційним полем Землі і стала її супутником. Цю гіпотезу жартома називають «подружньою».
Гіпотеза п'ята (спільна освіта)
Земля і Місяць утворилися одночасно, в безпосередній близькості один від одного (жартома - «сестринська» гіпотеза).
Гіпотеза шоста (багатьох місяців)
Декілька маленьких місяців були захоплені гравітацією Землі, потім вони зіткнулися один з одним, зруйнувалися, і з їхніх уламків утворився нинішній Місяць.
Гіпотеза сьома (випаровування)
З розплавленої протоземлі були випаровані в простір значні маси речовини, яка потім остигнула, сконденсувалася на орбіті і утворила протолуну.
Кожна з цих гіпотез має «за» і «проти». В даний час основною та більш прийнятною вважається гіпотеза зіткнення. Розглянемо її докладніше.
Ця гіпотеза була запропонована Вільямом Хартманом та Дональдом Девісом у 1975 році. На їхню думку, протопланета (її назвали Тейя) Розміром приблизно з Марс зіткнулася з прото-Землею на ранній стадії її формування, коли Земля мала приблизно 90% нинішньої маси. Удар припав не по центру, а під кутом, майже за дотичним. В результаті більша частина речовини об'єкта, що ударився, і частина речовини земної мантії були викинуті на навколоземну орбіту. З цих уламків зібралася прото-Луна і почала звертатися орбітою з радіусом близько 60 000 км. Земля в результаті удару отримала різкий приріст швидкості обертання (один оборот за 5 годин) та помітний нахил осі обертання.
Чому саме ця гіпотеза про походження Місяця вважається основною? Вона добре пояснює всі відомі факти про хімічний склад та будову Місяця, а також і фізичні параметри системи Місяць-Земля. Спочатку великі сумніви викликала можливість такого вдалого зіткнення (косий удар, невисока відносна швидкість) такого великого тіла із Землею. Але потім припустили, що Тейя сформувалася на орбіті Землі. Такий сценарій добре пояснює і низьку швидкість зіткнення, і кут удару, і нинішню майже кругову орбіту Землі.
Але й ця гіпотеза має свої вразливі місця, як, втім, кожна гіпотеза (адже ГІПОТЕЗА в перекладі з давньогрецької означає «припущення»).
Так ось, вразливість цієї гіпотези полягає в наступному: у Місяця дуже маленьке залізо-нікелеве ядро - воно становить лише 2-3% від загальної маси супутника. А металеве ядро Землі складає близько 30% від маси планети. Для пояснення дефіциту заліза на Місяці доводиться приймати припущення, що на час зіткнення (4,5 млрд. років тому) і Землі, і Тейе вже виділилося важке залізне ядро і утворилася легка силікатна мантія. Але однозначних геологічних підтверджень цього припущення не знайдено.
І друге: якби Місяць так чи інакше опинився на орбіті Землі в такий далекий час і після цього не зазнавав істотних потрясінь, то на її поверхні, за розрахунками, встиг би накопичитися багатометровий шар пилу, що осідає з космосу, що не було підтверджено при посадках космічних. апаратів на місячну поверхню
Отже…
До 60-х років XX століття головними гіпотезами походження Місяця були три: відцентрового відділення, захоплення та спільної освіти. Однією з головних цілей американських місячних експедицій 1960-1970 років було знайти докази однієї з цих гіпотез. Перші отримані дані виявили серйозні протиріччя з усіма трьома гіпотезами. Але під час польотів Аполлонів ще не існувало гіпотези гігантського зіткнення . Саме вона і є зараз панівною .
Одним незаперечним фактом є те, що Місяць рухається навколо Землі. Вона усміхається нам у нічному небі, але згідно з усім, що відомо науці, цього не повинно бути.
Стародавні греки були великими збирачами знань та дослідниками законів природи. У V столітті до зв. е. Демокріт зробив припущення, що темні мітки на місячному диску можуть бути горами. Трохи пізній Євдокс з Книда, який був астрономом і математиком, вирахував Саросскій цикл затемнень і таким чином зміг передбачати їх наступ.
Близько 260 року до зв. е. інший грек на ім'я Аристарх винайшов спосіб виміру розміру Місяця та його відстані від Землі. Його розрахунки виявилися неправильними, але великий математик і астроном Гіппарх з острова Родос впорався з цим завданням через 100 років.
Наприкінці I століття зв. е. Плутарх написав короткий твір під назвою «Про обличчя місячного світила», де припустив, що темні мітки на Місяці є глибокими западинами, що не відбивають сонячне світло. Він вважав, що на Місяці є гори та річкові долини, і навіть висловлював припущення про її житло.
Наприкінці XVI століття геніальний Галілео Галілей з Пізи, один із найблискучіших вчених епохи Відродження, проводив експерименти з маятниками і падаючими тілами, вивчав закони оптики і займався всім, що захоплювало його уяву, але, найголовніше, більшу частину свого зрілого життя Галілей був ревним астрономом.
Астрономічні відкриття Галілея були описані в невеликій книзі під назвою «Зоряні послання», виданою у Венеції у травні наступного року. Вони справили справжню сенсацію. Крім усього іншого Галілей стверджував, що Чумацький Шлях складається з крихітних зірок і що він побачив чотири невеликі супутники Юпітера і гори на Місяці. Наукові дослідження Галілея легко могли стати жертвою католицької церкви, якби його зображення Місяця стали надбанням громадськості.
Для пояснення елементів місячного ландшафту, що не суперечить церковним доктринам, у християнських країнах запропонували цілу низку теорій. Можливо, найбільшою популярністю з них – принаймні протягом якогось часу – була теорія, що Місяць є досконалим дзеркалом. Виходило, що на поверхні Місяця люди бачили не елементи місячного ландшафту, а відображення елементів земного ландшафту. Нікому не спало на думку, що, тому що Місяць обертається навколо нашої планети, мітки на місячному диску повинні постійно змінюватися, оскільки Земля під ним не залишається незмінною.
Інша гіпотеза, прийнята в деяких колах, полягала у існуванні таємничих випарів між Землею та Місяцем. Вважалося, що образи, що були у сонячному світлі, відбивались від цих «парів». Однак найпопулярніша теорія, що не порушувала церковну доктрину, свідчила, що варіації густини Місяця створюють оптичні ілюзії, які нам видно як мітки на місячній поверхні. Це дивне пояснення було безпечне, хоча навряд чи могло переконати вчених тих часів і безумовно не справляло жодного враження на Галілея.
Після Галілея конструкцію телескопів значною мірою вдосконалили, і всім, хто вивчав Місяць, стало зрозуміло, що вона є сферою зі скелястою і нерівною поверхнею. У міру того, як церква поступово втрачала свою владу над наукою, багато старих уявлень про Місяць ставали неприйнятними. Але ніхто не мав уявлення, звідки узявся Місяць і чому він рухається саме такою орбітою навколо Землі.
Перша теорія походження Місяця
Була висунута в XIX столітті Джордж Дарвін, син Чарлза Дарвіна, автора теорії природного відбору, був відомим і авторитетним астрономом, який ретельно вивчав Місяць і в 1878 виступив з так званою теорією поділу. Очевидно, Джордж Дарвін був першим астрономом, який встановив, що Місяць віддаляється від Землі. На основі швидкості розбіжності двох небесних тіл Дж. Дарвін припустив, що колись Земля та Місяць становили єдине ціле. У незапам'ятні часи ця розплавлена в'язка сфера дуже швидко оберталася навколо своєї осі, здійснюючи один повний оберт приблизно за п'ять з половиною годин.
Дарвін припустив, що надалі припливна дія Сонця стала причиною так званого поділу: шматок розплавленої Землі розмірами з Місяць відокремився від головної маси і зрештою зайняв своє місце на орбіті. Така теорія виглядала цілком розумно і стала чільною на початку XX століття. Вона зазнала серйозної атаки тільки в 1920-х роках, коли британський астроном Гарольд Джеф-фріс показав, що в'язкість Землі в напіврозплавленому стані перешкоджала б виникненню досить потужної вібрації, яка могла б призвести до поділу двох небесних тіл.
Друга теорія походження Місяця
Колись, яка переконала низку фахівців, називалася акреційною теорією. Вона говорила, що навколо Землі, що вже сформувалася, поступово акумулювався диск із щільних частинок, що нагадує кільця Сатурна. Припустили, що частки цього диска зрештою об'єдналися та утворили Місяць. Є кілька причин, через які таке пояснення не може бути задовільним. Однією з основних є кутовий момент руху системи Земля – Місяць, який ніколи не став би таким, як він є, якби Місяць утворився з акреційного диска. Є також труднощі, пов'язані з утворенням океанів розплавленої магми на новонародженому Місяці.
Третя теорія походження Місяця
З'явилася приблизно тоді, коли були запущені перші місячні зонди; вона була названа теорією цілісного захоплення. Припустили, що Місяць з'явився далеко від нашої планети і став блукаючим небесним тілом, яке просто захопило земне тяжіння і вийшло на орбіту навколо Землі.
Тепер ця теорія також вийшла з моди з кількох причин. Співвідношення ізотопів кисню в гірських породах Землі і Місяці переконливо доводить, що вони з'явилися однією відстані від Сонця, чого не могло бути у тому випадку, якби Місяць був сформований в іншому місці. Є також непереборні труднощі у спробі побудови моделі, відповідно до якої небесне тіло розміром із Місяць могло б вийти на стаціонарну орбіту навколо Землі. Такий величезний об'єкт не міг акуратно підпливти до Землі на малій швидкості, як супертанкер, що швартується до пристані; він майже неминуче повинен був врізатися в Землю на великій швидкості або пролетіти поряд з нею і рушити далі.
До середини 1970-х років усі попередні теорії формування Місяця з різних причин зіткнулися з труднощами. Це призвело до створення практично немислимої ситуації, коли уславлені експерти могли публічно визнати, що вони просто не знають, як або чому Місяць опинився на своєму місці. Відомий науковий автор Вільям К. Хартманн, провідний вчений Інституту планетології в Таксоні, штат Арізона, сказав у своїй книзі (1986) «Походження Місяця»:
«Ні астронавти „Аполлона“, ні місяцеходи, ні вся королівська рать не змогли зібрати достатньо інформації для пояснення умов формування Місяця».
Нова теорія походження Місяця
З цієї невизначеності з'явилася нова теорія походження Місяця, яка зараз вважається загальноприйнятою, незважаючи на деякі серйозні питання. Вона відома як теорія великого зіткнення.
Ідея виникла у СРСР 1960-х гг. у російського вченого B.C. Савронова, який розглядав можливість виникнення планет з мільйонів астероїдів різного розміру, які називають планетзималями.
У ході незалежного дослідження Хартманн разом зі своїм колегою Д.Девісом припустив, що Місяць утворився в результаті зіткнення двох планетних тіл, одним з яких була Земля, а іншим - планета, що блукала, розміром не поступалася Марсу. Хартман і Девіс вважали, що дві планети зіткнулися специфічним чином, у результаті відбулися викиди речовини з мантії обох небесних тіл. Ця речовина була викинута на орбіту, де поступово об'єдналося та ущільнилося для формування Місяця.
З першого погляду, у такого припущення є багато переваг. Насамперед воно вирішує головне питання, що з'явилося після доставки на Землю зразків місячної породи: чому склад Місяця такий подібний до складу нашої планети, але тільки частково?
Аналіз місячних порід показав значну схожість з породами, які утворюють мантію Землі, але Місяць набагато менш масивний, ніж Земля, з урахуванням їх відносного розміру (Земля тільки в 3,66 рази більша за Місяць, але має у 81 раз велику масу). Зрозуміло, що у Місяці немає багатьох важких елементів, які у земних надрах, і теорія «великого зіткнення» ніби пояснювала причину цього явища. Земля і блукаюча планета зіткнулися дуже незвичайним чином. Хоча, зрештою, вони утворили одну планету, передбачалося, що спочатку вони зіткнулися, розійшлися в сторони, а потім знову з'єдналися. Комп'ютерне моделювання показало, що за таких специфічних обставин можливий викид мантійного матеріалу під коровий шар обох небесних тіл.
Хоча ця теорія з часом опанувала умами, спочатку вона здавалася такою неймовірною, що була відкинута загалом. Однак надалі дослідження показали, що навіть такий малоймовірний сценарій міг мати місце. В 1983 відбулася міжнародна нарада в Коні (Гавайські острови), метою якої була спроба вирішення проблем, пов'язаних з походженням Місяця. Саме на цій нараді теорія "великого зіткнення" почала завойовувати очки. Власні міркування Хартманна поряд з думками інших учених, які були присутні на нараді, утворили ядро книги «Походження Місяця» (1986) за редакцією самого Хартманна.
Тим часом деякі експерти створили комп'ютерні моделі, що підкріплювали теорію «великого зіткнення». Найбільш переконливою з них була модель доктора Робін Кенап, яка зараз є заступником директора департаменту космічних досліджень у Колорадо. Її наукова дисертація була присвячена походженню Місяця і, зокрема, теорії великого зіткнення. Початкові розрахунки привели її до висновку, що передбачуваний удар мав привести до утворення цілого рою дрібних супутників, а не одного Місяця, але подальше комп'ютерне моделювання в 1997 році дало можливість створити такий прототип зіткнення, результатом якого стало формування Місяця.
Незважаючи на те, що теорія «великого зіткнення» тепер прийнята більшістю фахівців, вона викликає багато питань. Як визнає сама Робін Кенап та інші дослідники, таке потужне зіткнення мало прискорити обертання Землі до рівня, несумісного з нинішньою ситуацією. Єдиний спосіб вирішення цієї проблеми, на її думку, полягає в гіпотезі про друге велике зіткнення, назване «великий удар II». Цього разу передбачається, що друге зіткнення сталося лише через кілька тисячоліть після першого, але інший об'єкт завдав удару з протилежного напрямку і таким чином погасив величезну швидкість Землі після першого катаклізму. Таке збалансоване подвійне зіткнення виглядає вкрай малоймовірно. Воно більше схоже на жест розпачу.
Кенап сама незадоволена гіпотезою "великого удару II" і сподівається модифікувати початкову теорію таким чином, щоб вона пояснювала нинішню швидкість Землі.
Для того, щоб серйозно ставитися до теорії «великого зіткнення», треба подолати ще одну велику перешкоду. Коли американські астронавти та радянські автоматичні зонди доставили гірські породи із супутника Землі, їх піддали різним аналізам. Експериментальний факт, що покінчив з теорією «гравітаційного захоплення», викликає великий сумнів і в теорії «великого зіткнення». Було встановлено, що співвідношення ізотопів кисню у земних та місячних породах практично ідентичне. Цей факт має серйозні наслідки: співвідношення може бути ідентичним лише в тому випадку, якщо Місяць та Земля утворилися на однаковій відстані від Сонця. Це означає, що планета розміром з Марс повинна була рухатися по одній орбіті із Землею і що якимось чином існувала протягом багатьох мільйонів років до зіткнення.
Імовірність такого роду ситуації дуже мала і створює інші труднощі. Нинішній нахил земної осі на 23° по відношенню до площини її орбіти навколо Сонця прийнято вважати результатом катастрофічного зіткнення, але будь-яке небесне тіло розміром з Марс, яке рухалося б орбітою, подібною до орбіти нашої планети, не могло мати достатнього моменту руху, щоб так сильно нахилити вісь обертання Землі. Або блукаюча планета з'явилася з-за меж Сонячної системи і, отже, рухалася з надзвичайно великою швидкістю, або вона повинна бути принаймні втричі більшою за Марс, що не вписується в жодну комп'ютерну модель.
Деякі інші проблеми перераховувалися Джеком Дж. Ліссауером, відомим вченим з Еймсовського центру НАСА, у його статті, написаній журналу «Нейчур» 1997 року. Говорять, що Лісауер любив цитувати жартівливе зауваження іншого вченого, Ірвіна Шапіро з Гарвардського центру астрофізичних досліджень: «Найкраще пояснення для Місяця – це помилка спостереження. Її взагалі не існує!».
У своїй статті Лісауер послався на результати останніх досліджень, які показали, що більша частина матеріалу, викинутого при ударі, мала б впасти назад на Землю. За його словами:
«Процес акреції речовини в „місячному диску“, що утворився після удару, не міг відбуватися з великою ефективністю. Для формування Місяця на орбіту мало бути викинуто набагато більше матеріалу і на більшу відстань від Землі, ніж вважали раніше».
Ліссауер також дотримується думки, що розмір блукаючої планети мав би значно перевищувати спочатку передбачуваний, але вказує, що важко зрозуміти, яким чином можна було погасити додатковий кутовий момент руху після такого потужного зіткнення.
Три інших вчених, Ружичка, Снайдер і Тейлор, підійшли до проблеми інакше і проаналізували біохімічні дані, та був зіставили їх із теоретичними розрахунками. Після ретельного вивчення вони дійшли висновку: «Дані геохімічного аналізу не дають підстав для підтримки гіпотези великого зіткнення або ударного викиду матеріалу».
Цей висновок показав, що прекрасна теорія безнадійно розходиться з експериментальними даними. Вчені додають: «Ця гіпотеза з'явилася не так через її теоретичні переваги, як через очевидні динамічні або геохімічні недоліки інших теорій». Інакше, хоча у теорії «великого зіткнення» більше дір, ніж у старому решеті, вчені продовжують чіплятися її просто оскільки не було знайдено іншого логічного пояснення. Зі всіх неймовірних пояснень це виявилося менш неймовірним.
Теорія «великого зіткнення» дискредитована, окрім низки причин, нездатністю пояснити аномалії. Вона не може пояснити незвичайні співвідношення між Місяцем та Сонцем або між Місяцем та Землею. Звичайно, Місяць може по чистій випадковості бути рівно в 400 разів меншим за Сонце і займати орбіту на відстані 1/400 між Землею і Сонцем, але ймовірність такого збігу в буквальному сенсі астрономічно мала.
У пропорційному відношенні до планети-господарки розмір Місяця більший, ніж у будь-якого іншого супутника Сонячної системи, за винятком Харона, супутника Плутона, який становить більше половини діаметра цієї планети. Але ці два небесні тіла, по суті, є подвійною планетою або, можливо, астероїдами, що обертаються навколо загального центру мас на близькій відстані, хоча вважається, що вони мають різне походження.
Меркурій і Венера взагалі не мають супутників. У Марса є два супутники, але мають крихітні розміри в порівнянні з ним.
Ретельне вивчення багатьох зразків місячної породи, доставленої американськими місіями «Аполлона» та радянськими безпілотними зондами, зробило один із найбільших сюрпризів. Було зазначено, що найстаріші породи, зібрані на Місяці, мають значною мірою давніший вік, ніж будь-які породи, виявлені на нашій планеті. Вік найдавніших порід Землі становить приблизно 3,5 млрд. років, тоді як деякі зразки місячного ґрунту демонструють вік близько 4,5 млрд. років, що дуже близько до оцінки віку нашої Сонячної системи. Радіоізотопний аналіз зразків метеоритів незмінно дає вік приблизно 4,6 млрд років.
Але навіть у цих породах є таке саме співвідношення ізотопів кисню, як у земних породах. Це є ще однією вказівкою, що Місяць знаходився на своїй нинішній відстані від Сонця протягом неймовірно довгого часу. Нині цей факт немає переконливих пояснень.
Наші власні, майже випадкові відкриття у зв'язку зі специфічними співвідношеннями між Землею, Сонцем і Місяцем призвели нас до глибокої переоцінки останніх теорій, пов'язаних з Місяцем та його походженням. Ми були вражені своїми знахідками. Місяць більше, ніж можна було очікувати, явно старший, ніж має бути, і має набагато меншу масу, ніж має бути. Вона займає таку незвичайну орбіту, що всі існуючі пояснення сповнені труднощів та протиріч, і жодне з них не можна вважати цілком переконливим. Ми усвідомили, що багато шанованих фахівців у всьому світі мають значні сумніви щодо сучасних теорій про походження Місяця, які вони готові оприлюднити.
Незалежно від тверджень прихильників теорії «великого зіткнення» цілком очевидно, що їхні висновки далекі від істини. Якщо скористатися цитатою з Уінстона Черчілля, Місяць залишається «загадкою, одягненою в таємницю всередині ще більшої загадки».
На початку цього тижня вчені-астрофізики з Інституту геофізики Парижа спростували версію походження Місяця, яка досі вважалася найвірогіднішою. Згідно з цією гіпотезою, приблизно 4,5 мільярда років тому зовсім ще юна Земля зіткнулася з протопланетою Тейєй, внаслідок чого утворився Місяць.
Комп'ютерні симуляції, проведені фахівцями, поставили під сумнів цю версію, а заразом і багато інших уявлень про походження найближчого до Землі космічного тіла.
Редакція «СВІТ 24»обрала основні версії походження супутника та разом із фахівцями зважила «за» та «проти» популярних гіпотез.
Версія №1: одне гігантське зіткнення
Модель ударного формування Місяця залишалася домінуючою в науці останні три десятиліття. Астрофізики прийняли її майже одноголосно після того, як у грудні 1972 року місячний модуль корабля «Аполлон-17» під час останньої висадки на супутник доставив Землю понад 110 кг місячних порід.
Аналіз хімічного та ізотопного складу ґрунту привели вчених до думки про те, що на ранньому етапі формування Сонячної системи Земля могла зіткнутися з великим небесним тілом – протопланетою, габарити якої були пропорційні сьогоднішньому Марсу, тобто приблизно 10,7% від маси Землі.
«Для обох небесних тіл ця подія була катастрофічною, і матеріал, який був викинутий внаслідок цього зіткнення, багато тисячоліть частково залишався на орбіті Землі, через що внаслідок еволюційного стиску і утворився земний супутник», - розповідає доктор фізико-математичних наук. , старший науковий співробітник Інституту космічних досліджень РАН Олександр Родін.
Імена небесним тілам за традицією надаються грецькі, міфологічні. Тому гіпотетична протопланета отримала назву на честь однієї із сестер-титанід Тейї, яка, за віруваннями стародавніх греків, була матір'ю Селени (Луни). Зв'язок між Землею і супутником виявився настільки сильним, що з часом Місяць почав викликати на Блакитній планеті припливи та відливи.
Це у свою чергу сформувало на мокрій тверді умови для появи перших елементів біологічного життя (нуклеотидів) із найпростіших азотистих сполук, суміші фосфату та вуглеводів. Так під впливом місячної активності та сонячного світла на земній поверхні утворилася перша «лабораторія» для формування майбутнього життя.
На користь теорії мегавибуху говорить той факт, що ядро земного супутника надто мало для планети, яка сформувалася одночасно із Землею (радіус ядра Місяця близько 240 кілометрів). Крім того за своїм складом Місяць куди однорідніший за нашу планету. Начебто все схиляло вчених до тієї точки зору, що причина народження Місяця протокрасуня Тейя.
Підозри у справедливості такої гарної гіпотези виникли в астрономів Паризького інституту геофізики. Бентежили хімічні склади земної мантії та місячного ґрунту. Щось там було не так. В результаті паризькі астрономи запустили багаторічний експеримент, який щойно завершився.
Протягом цього експерименту вони провели 1700000000 комп'ютерних симуляцій зіткнення Землі і Тейї і з'ясували, що маса гіпотетичного небесного тіла, з яким зіткнулася Земля, не могла становити більше 15% від маси нашої планети.
В іншому випадку, земна мантія містила б у рази більше нікелю та кобальту, а з місячного ґрунту вже давно випарувалися б легкі ізотопи радіоактивних елементів, які присутні в ній зараз, наприклад, ізотоп гелію-3.
Версія №2: теорія множинних бомбардувань
"Останнє дослідження французів підтверджує припущення про те, що зіткнення було не одне - їх було безліч, - пояснює доктор Родін, - Майбутній матеріал для формування супутника накопичувався мільйони років на земній орбіті, а самі тіла-бомбардувальники були набагато меншими, ніж гіпотетична Тейя" .
Однак, на думку вченого, епохального перевороту це відкриття не зробило. Останні десятиліття Місяць залишається не тільки найбільш вивченим, а й об'єктом Сонячної системи, що найактивніше вивчається. Щорічно в розпорядження вчених надходять нові і нові дані, які спростовують ту чи іншу з існуючих гіпотез.
«Комп'ютерні симуляції допомагають нам лише змоделювати ті чи інші умови. Приблизно так само працюють метеорологи, визначаючи погоду найближчим часом. Але ми чудово розуміємо, що навіть прогноз на завтра і той може бути невірним. Що ж говорити про такі глобальні події, як зародження живої матерії, формування Місяця чи Землі», - наголосив учений.
З ним згоден і доктор фізико-математичних наук, завідувач відділу дослідження Місяця та планет інституту ім. П. К. Штернберга МДУ Володимир Шевченко.
За його словами, французьких астрофізиків на кілька років випередив російський вчений, директор Інституту геохімії імені В. І. Вернадського Ерік Галімов, який проаналізував гіпотезу про протопланет Тейє і одним із перших у світовій науці зміг аргументовано її спростувати. Щоправда, суто теоретично. Тепер його теорія одержала експериментальне підтвердження.
Версія №3: «сестринська» гіпотеза
Гіпотеза, до якої сьогодні схиляється багато російських учених, звучить так: Місяць і Земля сформувалися відносно одночасно з єдиної газопилової хмари. Це сталося близько 4,5 млрд. років тому, що підтверджують дані радіоізотопного датування метеоритних зразків, так званих хондритів.
«Зародок» Землі притягнув до себе максимальну кількість частинок у зоні їх доступності, та якщо з фрагментів, що залишилися, на орбіті сформувався менший за розмірами, але схожий за хімічним складом супутник.
«Ця теорія знімає сумнівні питання щодо геохімічних показників місячного ґрунту, – пояснює Володимир Шевченко. - Якби мегаудар мав місце, Місяць мав би містити ту ж речовину, з якої Земля складалася на момент і була б значно більше схожа на Землю, ніж зараз», - резюмує професор.
Щоправда, така гарна гіпотеза про спільну хмару-прародителя багато чого не пояснює. Наприклад, чому місячна орбіта не лежить у площині земного екватора і чому її залізно-нікелеве ядро сформувалося настільки мініатюрним порівняно з нашим.
Версія №4: планета-полонянка, або «подружня» гіпотеза
Одна з найцікавіших гіпотез, які мають при цьому найменше доказів, - гіпотеза про те, що Місяць спочатку утворився як незалежна планета Сонячної системи. Внаслідок відхилення небесного тіла від орбіти (так званих пертурбацій) планета, так би мовити, "збилася з курсу" і вийшла на еліптичну орбіту, що перетинається із Землею.
При одному зі зближень Місяць потрапив у поле дії земної гравітації і перетворився на її супутник.
Американських астрономів під керівництвом Томаса Джексона Сі ця теорія зацікавила не з академічних міркувань. Справа в тому, що легенди стародавнього африканського народу наздогіноповідали про часи, коли на нічному небі ще не було другого світила – Місяця.
Незважаючи на те, що теорія не вписувалася в «Велику трійку» академічних гіпотез про походження супутника, її всерйоз обговорювала група вчених під керівництвом Сергія Павловича Корольова при проектуванні автоматичної станції, що спускається.
Вченим треба було «наосліп» вирішити, яким чином було сформовано Місяць. Від їхніх висновків залежав успіх прилуження станції. Адже якщо Місяць обертається навколо Землі мільярди років, без щільної атмосфери на її поверхні повинен був накопичитися багатометровий шар пилу, що обпадає з космосу.
Якщо це справді так, станція, призначена для посадки на Місячну твердь, просто втопилася б.
Припущення про те, що Місяць був захоплений Землею порівняно недавно, вченим явно подобалося більше. У цьому випадку її поверхня мала бути все ще твердою. Тому апарат для посадки вирішили розраховувати саме на цей сценарій.
Щоправда, протиріч цієї теорії більше, ніж в інших версій походження супутника. Наприклад, чому в ізотопів кисню на Місяці та Землі спостерігається така ідентичність?
Або чому Місяць обертається в одному напрямку із Землею, тоді як місяці, захоплені Юпітером - Іо, Європа, Ганімед і Каллісто - обертаються в ретроградному, тобто протилежному від Юпітера напрямку.
Тим не менш, навіть щодо «складні» і «привабливі» гіпотези не дають точного опису того, як саме на земному небосхилі виникло нічне світило. Втім, такі нестикування спостерігаються при описі будь-якого іншого фізичного явища такого масштабу, зазначає Олександр Родін.
Кожне нове відкриття, навіть проведене в земних умовах, може будь-якої миті поставити під сумнів будь-яку «усталену» в науці гіпотезу. Навіть про походження Землі – не те що її супутника.
Надія Серьожина
|
Декілька слів з історії проблеми
З планет внутрішньої частини Сонячної системи, які включають Меркурій, Венеру, Землю та Марс, тільки Земля має масивний супутник – Місяць. Супутники мають також Марс: Фобос і Деймос, але це невеликі тіла неправильної форми. Найбільший з них, Фобос, у максимальному вимірі всього 20 км, тоді як діаметр Місяця 3560 км.
Місяць і Земля мають різну щільність. Це викликано не тільки тим, що Земля має великі розміри і, отже, її надра знаходяться під великим тиском. Середня щільність Землі, приведена до нормального тиску (1 атм) – 4.45 г/см 3 щільність Місяця – 3.3 г/см 3 . Відмінність зумовлена тим, що Земля містить масивне залізо-нікелієве ядро (з домішкою легких елементів), у якому зосереджено 32% Землі. Розмір ядра Місяця залишається нез'ясованим. Але з урахуванням низької щільності Місяця та обмеження, що накладається величиною моменту інерції (0.3931), Місяць не може містити ядро, що перевищує 5% його маси. Найімовірнішим, з інтерпретації геофізичних даних, вважається інтервал 1–3%, тобто радіус місячного ядра становить 250–450 км.
На середину минулого століття сформувалося кілька гіпотез походження Місяця: відділення Місяця від Землі; випадкове захоплення Місяця на навколоземну орбіту; коаккреція Місяця та Землі з рою твердих тіл. Ця проблема донедавна вирішувалася фахівцями в галузі небесної механіки, астрономії та планетофізики. Геологи та геохіміки в ній участі не брали, оскільки про склад Місяця до початку її вивчення космічними апаратами нічого не було відомо.
Вже в 30-х роках. минулого століття було показано, що гіпотеза відриву Місяця від Землі, що висувалась, до речі, Дж. Дарвін, сином Ч. Дарвіна, неспроможна. Сумарний обертальний момент Землі та Місяця недостатній для виникнення навіть у рідкій Землі ротаційної нестійкості (втрата речовини під дією відцентрової сили).
У 60-ті роки. фахівці в галузі небесної механіки дійшли висновку, що захоплення Місяця на навколоземну орбіту – вкрай малоймовірна подія. Залишалася гіпотеза коаккреції, розроблена вітчизняними дослідниками, учнями О.Ю. Шмідта В.С. Сафроновим та Є.Л. Рускол. Її слабка сторона - нездатність пояснити різну щільність Місяця та Землі. Винаходилися хитромудрі, але малоправдоподібні сценарії того, як Місяць міг би втратити надмірне залізо. Коли стали відомі деталі хімічної будови та складу Місяця, ця гіпотеза була остаточно відкинута. Саме в середині 1970-х років. з'явився новий сценарій освіти Місяця. Американські вчені А.Камерон і В. Уорд і одночасно В. Хартман і Д. Девіс у 1975 р. запропонували гіпотезу утворення Місяця внаслідок катастрофічного зіткнення із Землею великого космічного тіла, розміром із Марс (гіпотеза мегаімпакту). В результаті величезна маса земної матерії та частково матеріалу ударника (небесного тіла, що зіткнувся із Землею), розплавилася і була викинута на навколоземну орбіту. Цей матеріал швидко акумулювався у компактне тіло, яке стало Місяцем. Незважаючи на екзотичність ця гіпотеза стала загальноприйнятою, оскільки вона пропонувала просте вирішення цілої низки проблем. Як показало комп'ютерне моделювання, з динамічного погляду, зіткне сценарій цілком здійснимо. Понад те, він пояснює підвищеному значенню кутового моменту системи Земля – Місяць, нахилу осі Землі. Легко пояснюється і нижчий вміст заліза в Місяці, оскільки передбачається, що катастрофічне зіткнення сталося після утворення ядра Землі. Залізо виявилося переважно сконцентрованим у ядрі Землі, а Місяць утворився з кам'яної речовини земної мантії.
Мал. 1 - Зіткнення Землі з небесним тілом розміром приблизно з Марс, в результаті якого стався викид розплавленої речовини, що утворив Місяць (гіпотеза мегаімпакту).
Малюнок В.Є. Куликовського.
До середини 1970-х рр., коли на Землю доставили зразки місячного ґрунту, досить добре були вивчені геохімічні властивості Місяця, і він за рядом параметрів дійсно показував непогану подібність до складу земної мантії. Тому такі видні геохіміки, як А. Рінгвуд (Австралія) та Х. Венке (Німеччина), підтримали гіпотезу мегаімпакту. Взагалі проблема походження Місяця з розряду астрономічних перейшла швидше в розряд геолого-геохімічних, оскільки саме геохімічні аргументи стали вирішальними в системі доказів тієї чи іншої версії освіти Місяця. Ці версії відрізнялися лише деталях: відносні розміри Землі і ударника, яким був вік Землі, коли сталося зіткнення. Сама ж ударна концепція вважалася непорушною. Тим часом деякі подробиці геохімічного аналізу ставлять під сумнів гіпотезу загалом.
Проблема «летючих» та ізотопного фракціонування
Питання дефіциту заліза на Місяці відігравало вирішальну роль при обговоренні походження Місяця. Інша фундаментальна проблема - надбідненість природного супутника Землі летючими елементами - залишалася в тіні.
Місяць містить у багато разів менше K, Na та інших летких елементів порівняно з кутистими хондритами. Склад кутистих хондритів розглядається як найбільш близький до початкової космічної речовини, з якої формувалися тіла Сонячної системи. Як «летючі» ми звично сприймаємо сполуки вуглецю, азоту, сірки і воду, які легко випаровуються при прогріві до температури 100–200 о С. космічним вакуумом, леткість властива елементам, які зазвичай спостерігаємо у складі твердих речовин. Земля теж містить мало летких елементів, але Місяць помітно збіднений ними навіть у порівнянні із Землею.
Здавалося б, у цьому немає нічого дивного. Адже відповідно до ударної гіпотези передбачається, що Місяць утворився внаслідок викиду розплавленої речовини на навколоземну орбіту. Зрозуміло, що у своїй частина речовини могла випаруватися. Все добре пояснювалося б, якби не одна деталь. Справа в тому, що при випаровуванні відбувається явище, зване фракціонування ізотопів. Наприклад, вуглець складається з двох ізотопів 12 С і 13 С, кисень має три ізотопи - 16 О, 17 Про і 18 О, елемент Mg містить стабільні ізотопи 24 Mg і 26 Mg і т.д. При випаровуванні легкий ізотоп випереджає важкий, тому залишкова речовина повинна збагатитися важким ізотопом елемента, який був втрачений. Американський вчений Р. Клейтон зі співробітниками показав експериментально, що при спостережуваній втраті калію Місяцем відношення 41 K / 39 K мало б змінитися в ній на 60 ‰. При випаровуванні 40% розплаву ізотопне відношення магнію (26 Mg/24 Mg) змінилося б на 11–13‰, а кремнію (30 Si/28 Si) – на 8–10‰. Це дуже великі зрушення, якщо врахувати, що сучасна точність вимірювання ізотопного складу цих елементів не гірша за 0.5‰. Тим часом ніякого зсуву ізотопного складу, тобто будь-яких слідів ізотопного фракціонування летких у місячній речовині не виявлено.
Виникла драматична ситуація. З одного боку, імпактна гіпотеза була проголошена непорушною, особливо в американській науковій літературі, з іншого – вона не поєднувалася з ізотопними даними.
Р. Клейтон (1995 р.) зазначав: «Ці ізотопні дані несумісні майже з усіма запропонованими механізмами збіднення летючими елементами шляхом випаровування конденсованої речовини». Х. Джонс і Х. Палме (2000 р.) зробили висновок, що «випаровування не може розглядатися як механізм, що призводить до збіднення летючими через непереборне ізотопне фракціонування».
Модель освіти Місяця
Десять років тому я висунув гіпотезу, сенс якої полягав у тому, що Місяць сформувався не внаслідок катастрофічного удару, а як подвійна система одночасно із Землею внаслідок фрагментації хмари пилових частинок. Так утворюються подвійні зірки. Залізо, яким Місяць збіднений, було втрачено разом з іншими летючими внаслідок випаровування.
Мал. 2 – Формування Землі та Місяця із загального пилового диска відповідно до гіпотези автора про походження Землі та Місяця як подвійної системи.
Але чи може виникнути така фрагментація при тих значеннях маси, кутового моменту та іншого, які має система Земля – Місяць? Це залишалося невідомим. Декілька дослідників об'єдналися в групу для вивчення цієї проблеми. До неї увійшли відомі фахівці у галузі космічної балістики: академік Т.М. Енеєв, ще у 70-ті р.р. досліджував можливість акумуляції планетних тіл шляхом поєднання пилових згущень; відомий математик академік В.П. М'ясніков (на жаль, що вже пішов із життя); великий спеціаліст у галузі газодинаміки та суперкомп'ютерів член-кореспондент РАН А.В. Забродін; доктор фізико-математичних наук М.С. Легкоступів; доктор хімічних наук Ю.І. Сидорів. Пізніше до нас приєднався доктор фізико-математичних наук, спеціаліст у галузі комп'ютерного моделювання А.М. Кривцов із Санкт-Петербурга, який зробив істотний внесок у вирішення проблеми. Наші зусилля були спрямовані на вирішення динамічного завдання освіти Місяця та Землі.
Проте ідея втрати Місяцем заліза внаслідок випаровування, начебто, перебувала у такому протиріччі з відсутністю слідів ізотопного фракціонування на Місяці, як і імпактна гіпотеза. Насправді тут спостерігалася чудова відмінність. Справа в тому, що ізотопне фракціонування відбувається, коли ізотопи необоротно залишають поверхню розплаву. Тоді, внаслідок більшої рухливості легені ізотопу виникає кінетичний ізотопний ефект (наведені вище величини ізотопних зрушень зумовлені саме цим ефектом). Але можлива інша ситуація, коли випаровування відбувається в закритій системі. У цьому випадку молекула, що випарувалася, може знову повернутися в розплав. Тоді встановлюється деяка рівновага між розплавом та парою. Зрозуміло, що більш леткі компоненти накопичуються у паровій фазі. Але внаслідок того, що існує як прямий, так і зворотний перехід молекул між парою та розплавом, ізотопний ефект виявляється дуже невеликим. Це – термодинамічний ізотопний ефект. При підвищених температурах він може бути дуже малий. Ідея закритої системи не застосовна до розплаву, викинутого на навколоземну орбіту і випаровується в космічний простір. Але вона цілком відповідає процесу, що протікає у хмарі частинок. Частки, що випаровуються, оточені своєю парою, і хмара в цілому знаходиться в умовах закритої системи.
Мал. 3 – Кінетичний та термодинамічний ізотопні ефекти: а) кінетичний ізотопний ефект при випаровуванні розплаву призводить до збагачення пари легкими ізотопами летких елементів, а розплаву – важкими ізотопами; б) термодинамічний ізотопний ефект, що виникає при рівновазі між рідиною та парою. Він може бути дуже малий при підвищених температурах; в) закрита система частинок, оточених своєю парою. Частки, що випарувалися, можуть знову повертатися в розплав.
Припустимо тепер, що хмара стискується внаслідок гравітації. Відбувається його колапс. Тоді частина речовини, що перейшла в пар, вичавлюється з хмари, а частинки, що залишилися, виявляються збідненими летючими. При цьому фракціонування ізотопів майже не спостерігається!
Було розглянуто кілька версій вирішення динамічного завдання. Найбільш вдалою виявилася модель динаміки частинок (варіант моделі молекулярної динаміки), запропонована А.М. Кривцовим.
Припустимо, що є хмара частинок, кожна з яких рухається відповідно до рівняння другого закону Ньютона, як відомо, що включає масу, прискорення і силу, що викликає рух. Сила взаємодії між кожною часткою і іншими частинками f включає кілька доданків: гравітаційне взаємодія, пружну силу, що діє при зіткненні частинок (проявляється на дуже малих відстанях), і непружну частину взаємодії, в результаті якого енергія зіткнення переходить в тепло.
Потрібно було прийняти певні початкові умови. Рішення проводилося для хмари частинок, що має масу системи Земля - Місяць, і має кутовий момент, що характеризує систему цих тіл. Насправді ці параметри для початкової хмари могли дещо відрізнятися як у більшу, так і меншу сторону. З зручності комп'ютерного розрахунку, розглядалася двовимірна модель – диск з нерівномірно розподіленою поверхневою щільністю. З метою описати поведінку реально тривимірного об'єкта в параметрах двовимірної моделі запроваджувалися критерії подібності за допомогою безрозмірних коефіцієнтів. Ще одна умова: потрібно було приписати частинці, крім кутової, якусь хаотичну швидкість. Математичні викладки та деякі інші технічні подробиці тут можна опустити.
Комп'ютерний розрахунок моделі, що базується на наведених принципах та умовах, добре описує колапс хмари частинок. У цьому формувалося центральне тіло підвищеної температури. Однак, не було головного. Не відбувалася фрагментація хмари частинок, тобто виникало одне тіло, а чи не подвійна система Земля – Місяць. Загалом кажучи, в цьому нічого несподіваного не було. Як уже згадувалося, спроби змоделювати утворення Місяця шляхом відриву від Землі, що швидко обертається, і раніше виявлялися безуспішними. Кутовий момент системи Земля-Місяць був недостатній для поділу загального тіла на два фрагменти. Те саме вийшло і з хмарою частинок.
Проте ситуація докорінно змінилася, коли взяли до уваги явище випаровування.
Процес випаровування з поверхні частки викликає ефект відштовхування. Сила цього відштовхування назад пропорційна квадрату відстані від частки, що випаровується: 
де - коефіцієнт пропорційності, що враховує величину потоку, що випаровується з поверхні частинки; m – маса частки.
Структура формули, що характеризує газодинамічний відштовхування, виглядає аналогічно виразу для гравітаційної сили, якщо замість λ підставити γ - гравітаційну постійну. Строго кажучи, повної подібності цих сил немає, тому що гравітаційна взаємодія є далекодіючою, а сила випаровування, що відштовхує, - локальною. Тим не менш, у першому наближенні їх можна об'єднати: 
Звідси виходить якась ефективна стала γ", менша, ніж γ.
Зрозуміло, зменшення коефіцієнта γ призведе до появи ротаційної нестійкості при менших значеннях кутового моменту. Питання в тому, яким має бути потік випаровування, щоб вимоги до початкової кутової швидкості хмари знизилися настільки, щоб реальний кутовий момент системи Земля – Місяць виявився достатнім для появи фрагментації.
Виконані оцінки показали, що потік має бути зовсім невеликим і вписуватись у цілком правдоподібні значення часу та маси. А саме, для хондр (сферичних частинок, з яких складаються метеорити хондрити) розміром приблизно 1мм, з температурою близько 1000 К і щільністю ~ 2 г/см 3 потік повинен становити величину приблизно 10-13 кг/м 2 с. У цьому випадку зменшення маси частки, що випаровується, на 40% займе час порядку (3 - 7) 10 4 років, що узгоджується з можливим порядком 10 5 років для тимчасової шкали початкової акумуляції планетних тіл. Комп'ютерне моделювання з використанням реальних параметрів виразно показало появу ротаційної нестійкості, що завершується формуванням двох нагрітих тіл, одному з яких належить стати Землею, а іншому – Місяцем.
Мал. 4 - Комп'ютерна модель колапсу хмари частинок, що випаровуються. Показано послідовні фази фрагментації хмари (а – г) та утворення подвійної системи (д – е). У розрахунку використовувалися реальні параметри, що характеризують систему Земля - Місяць: кінетичний момент K = 3.45 1034 кг м 2 с -1; загальна маса Землі та Місяця M = 6.05 10 24 кг, радіус твердого тіла із загальною масою Землі та Місяця Rc = 6.41 10 6 м; гравітаційна постійна "гама" = 6.67 10 -11 кг -1 м 3 с -2; початковий радіус хмари R0 = 5.51 Rc; число розрахункових частинок N = 10 4 значення потоку випаровування 10 -13 кг м -2 с -1 відповідає приблизно 40% випаровування маси частинок з розміром хондри порядку 1 мм протягом 10 4 - 10 5 років. Зростання температури умовно показане зміною кольору від синього до червоного.
Таким чином, запропонована динамічна модель пояснює можливість виникнення подвійної системи Земля – Місяць. При цьому випаровування призводить до втрати летких елементів за умов практично закритої системи, що забезпечує відсутність помітного ізотопного ефекту.
Проблема дефіциту заліза
Пояснення дефіциту заліза на Місяці порівняно із Землею (і первинною космічною речовиною – кутистими хондритами) свого часу стало найпереконливішим аргументом на користь імпактної гіпотези. Щоправда, і тут у імпактної гіпотези є труднощі. Справді, Місяць містить менше заліза, ніж Земля, але більше, ніж земна мантія, з якої, як вважається, вона утворилася. Можливо, Місяць успадкував додатково залізо ударника. Але тоді вона має бути збагачена не тільки залізом щодо земної мантії, а й сидерофільними елементами (W, P, Mo, Co, Cd, Ni, Pt, Re, Os та ін), що супроводжують залізо. У розплавах залізо-силікат вони приєднуються до залізної фази. Тим часом Місяць збіднений сидерофільними елементами, хоча в ньому більше заліза, ніж у земній мантії. В останніх моделях, щоб узгодити ударну гіпотезу зі спостереженнями, все більше збільшують масу ударника, що зіткнувся із Землею, і робиться висновок про його переважний внесок до складу речовини Місяця. Але тут виникає нове ускладнення імпактної гіпотези. Речовина Місяця, як випливає з ізотопних даних, строго споріднена з речовиною Землі. Дійсно, ізотопні склади зразків Місяця і Землі лежать на одній лінії в координатах 18 Про і 17 Про (ставлення ізотопів кисню 17 O і 18 O до 16 O). Так поводяться зразки, що належать одному й тому ж космічному тілу. Зразки інших космічних тіл займають інші лінії. Доки Місяць вважався мантії, що утворилася з речовини, збіг ізотопних характеристик свідчив на користь цієї гіпотези. Однак, якщо речовина Місяця істотно утворена з речовини невідомого небесного тіла, збіг ізотопних характеристик вже не підтримує ударну гіпотезу.
Мал. 5 – Порівняльний вміст заліза (Fe) та окису заліза (FeO) у Землі та Місяці.
Мал. 6 - Діаграма відносин ізотопів кисню 17 Про і 18 Про (δ 17 Про і 18 Про - величини, що характеризують зрушення ізотопних відносин кисню 17 Про/ 16 Про і 18 Про/ 16 Про відносно прийнятого стандарту SMOW). На цій діаграмі зразки Місяця та Землі лягають на загальну лінію фракціонування, що вказує на генетичну спорідненість їх складу.
Надбідненість Місяця летючими елементами та роль випаровування в динаміці формування системи Земля – Місяць дозволяють зовсім інакше витлумачити проблеми дефіциту заліза.
На підставі нашої моделі належить з'ясувати, як виникає збідненість Місяця залізом, і чому Місяць збіднений залізом, а Земля – ні, при тому, що в результаті фрагментації виникають два аналогічні за умов утворення тіла.
Лабораторні експерименти показали, що залізо теж відносно летючий елемент. Якщо випаровувати розплав, який має первинний хондритовий склад, то після випаровування найлегше летючих компонентів (з'єднань вуглецю, сірки та ряду інших) почнуть випаровуватися лужні елементи (K, Na), а потім настане черга заліза. Подальше випаровування призведе до випаровування Si, за ним Mg. Зрештою, розплав збагатиться найбільш важко летючими елементами Al, Ca, Ti. Перелічені речовини належать до породоутворюючих елементів. Вони входять до складу мінералів, що становлять основну масу (99%) порід. Інші елементи утворюють домішки та другорядні мінерали.
Мал. 7 – Після утворення двох гарячих зародків (червоні плями), значна частина холоднішого (зелений та синій колір) матеріалу вихідної хмари частинок залишається в навколишньому просторі (розміри частинок збільшені).
Примітка: Ядро Землі (врахована його маса, що становить 32% маси планети) містить, крім заліза, нікель та інші сидерофільні елементи, а також до 10% домішки легких елементів. Це можуть бути кисень, сірка, кремній, з меншою ймовірністю – домішки інших елементів. Дані для Місяця взяті за С. Тейлор (1979). Оцінки складу Місяця сильно варіюють у різних авторів. Нам видається, що оцінки С. Тейлора найбільш обґрунтовані (Галімов, 2004).
Місяць збіднений Fe і збагачений важко летючими елементами: Al, Ca, Ti. Вищий вміст Si і Mg у складі Місяця – це ілюзія, викликана дефіцитом заліза. Якщо втрата летких обумовлена процесом випаровування, то лише найважче летких елементів залишиться незмінним стосовно вихідному складу. Тому, щоб порівняти між хондритами (CI), Землею і Місяцем, слід віднести всі концентрації до елемента, зміст якого передбачається незмінним.
Тоді чітко виявляється збідненість Місяця як залізом, а й кремнієм і магнієм. Виходячи з експериментальних даних, цього слід очікувати при суттєвій втраті заліза у процесі випаровування.
А. Хашимото (1983) випаровував розплав, який спочатку мав хондритовий склад. Аналіз його експерименту виявляє, що при 40% випаровування залишковий розплав набуває складу, майже аналогічний місячному. Таким чином, склад Місяця, у тому числі дефіцит заліза, що спостерігається, можуть бути отримані при утворенні супутника Землі з первинної хондритової речовини. І тоді немає потреби в гіпотезі катастрофічного удару.
Асиметрія зростання зародків Землі та Місяця
Залишається друге із заданих вище питань – чому Земля не збіднена залізом, а також кремнієм і магнієм так само, як і Місяць. Відповідь на нього вимагала вирішення ще одного комп'ютерного завдання. Насамперед, зазначимо, що після фрагментації і утворення в хмарі двох гарячих тіл, що колапсує, залишається велика кількість речовини в навколишній хмарі частинок. Навколишня маса речовини залишається холодною порівняно з високотемпературними консолідованими зародками.
Мал. 8 – Комп'ютерне моделювання показує, що більший із зародків (червоний колір), що утворилися, розвивається набагато швидше і акумулює велику частину залишилася вихідної хмари частинок (синій колір).
Спочатку обидва фрагменти, як той, який мав стати Місяцем, так і той, який мав стати Землею, були збіднені летючими і залізом практично однаковою мірою. Однак комп'ютерне моделювання показало, що якщо один із фрагментів виявився (випадково) дещо більшою масою, ніж інший, то подальша акумуляція речовини протікає вкрай асиметрично. Зародок більшого розміру росте набагато швидше. Зі збільшенням різниці в розмірах лавиноподібно зростає відмінність швидкостей акумуляції речовини з частини хмари, що залишилася. В результаті зародок меншого розміру лише трохи змінює свій склад, у той час як зародок більшого розміру (майбутня Земля), акумулює практично всю первинну речовину хмари і в кінцевому рахунку набуває склад, дуже близький до складу первинної хондритової речовини, за винятком найбільш летких компонентів, безповоротно залишають хмару, що колапсує. Зауважимо вкотре, що втрата летких елементів у разі відбувається за рахунок випаровування у просторі, а й за рахунок вичавлювання залишкового пара колапсуючим хмарою.
Таким чином, запропонована модель пояснює надзбідненість Місяця летючими і дефіцит заліза в ньому. Головна особливість моделі - введення в розгляд фактора випаровування, причому в умовах, що виключають або зводять до малих величин фракціонування ізотопів. Цим долається фундаментальна складність, з якою стикається гіпотеза мегаімпакту. Фактор випаровування вперше дозволив отримати математичне рішення розвитку подвійної системи Земля – Місяць за реальних фізичних параметрів. Ми вважаємо, що запропонована нами нова концепція походження Місяця з первинної речовини, а не з мантії Землі, краще узгоджується з фактами, ніж американська гіпотеза мегаімпакту.
Майбутні завдання
Хоча відповіді на багато питань було отримано, ще чимало їх залишається, і постає нова велика проблема. Вона полягає у наступному. Ми у своїх розрахунках виходили з того, що Земля та Місяць, принаймні їхні зародки розміром 2–3 тис. км, виникли з хмар частинок. Тим часом існуюча теорія акумуляції планет визначає освіту планетних тіл як результат зіткнення твердих тіл (планетезималей) спочатку метрового, потім кілометрового, стокілометрового і т.д. розмірів. Отже, наша модель вимагає, щоб протягом ранньої стадії розвитку протопланетного диска в ньому виникали і росли майже планетарні маси великі згущення пилу, а не ансамбль твердих тіл. Якщо це дійсно так, то йдеться не лише про модель походження системи Земля – Місяць, а й необхідність перегляду теорії акумуляції планет в цілому.
Залишаються питання щодо наступних аспектів гіпотези:
- необхідний більш детальний розрахунок температурного профілю в хмарі, що колапсує, суміщений з термодинамічним аналізом розподілу елементів в системі частка - пара на різних рівнях цього профілю (поки це не зроблено, модель залишається швидше якісною гіпотезою);
- слід отримати суворіший вираз для газодинамічного відштовхування з урахуванням локального характеру дії цієї сили на відміну гравітаційного взаємодії.
- в моделі залишено осторонь питання про вплив Сонця, довільно обраний радіус диска та не розглянуто деформуючий вплив зіткнення згущень при формуванні диска.
- для отримання суворішого рішення важливо було б перейти до тривимірної постановки завдання і збільшити число модельних частинок;
- необхідно розглянути випадки формування подвійної системи з протодиску меншої маси, ніж сумарна маса Землі та Місяця, оскільки цілком ймовірно, що процес акумуляції відбувався у дві стадії – на ранній стадії – колапс пилового згущення з утворенням подвійної системи, а на пізній стадії – додаткове зростання за рахунок зіткнення твердих тіл, що утворилися на той час у Сонячній системі;
- у динамічній частині нашої моделі залишається не розробленим питання про причину високого значення початкового моменту обертання системи Земля – Місяць та помітного нахилу осі Землі до площини екліптики, тоді як гіпотеза мегаімпакту таке рішення пропонує.
Відповіді на ці питання значною мірою залежать від загального вирішення згаданої вище проблеми еволюції згущень у протопланетному навколосонячному газопиловому диску.
Нарешті, слід пам'ятати, що гіпотеза передбачає деякі елементи гетерогенної акреції (пошарове формування небесного тіла), щоправда у сенсі, протилежному прийнятому. Прибічники гетерогенної акреції припускали, що з планет спочатку тим чи іншим способом утворюється залізне ядро, та був вже наростає переважно силікатна оболонка мантії. У нашій моделі спочатку виникає зародок, збіднений залізом, і лише наступна акумуляція приносить збагачений залізом матеріал. Зрозуміло, це істотно видозмінює процес формування ядра і пов'язані з ним умови фракціонування сидерофільних елементів та інші геохімічні параметри. Таким чином, запропонована концепція відкриває нові аспекти дослідження в динаміці формування сонячної системи та геохімії.
