Ранее Земля, возможно, могла иметь две Луны

10.02.2018

Земля некогда имела две луны, которые медленно соединились при столкновении, на что ушло несколько часов, допускают исследователи. Оба спутника могли сформироваться из мусора, образовавшегося после того, как протопланета размером с Марс столкнулась с Землей в конце ее периода формирования.

Если традиционная теория утверждает, что молодой Месяц быстро «расправился» с другими конкурентами или гравитационно выбросил их в межзвездное пространство, новая теория предполагает, что одно тело все же сохранилось и осталось в гравитационно-устойчивой точке в системе Земля-Луна.Существует несколько таких «лагранжевых» точек, но две самые стабильные находятся на Лунной орбите, 60 ° до или 60 ° вне. Следы этого «другой» Луны остались таинственно разделенными между видимой стороной Луны и невидимой, говорит Эрик Есфог, исследователь планет из Калифорнийского университета в Санта-Крус, который был соавтором исследования с Мартином Юци, Бернский университет. На видимой стороне Луны преобладают низинные лавовые равнины, в то время как на ее невидимой стороне - горная местность. Но контраст наблюдается не только в этом. Поверхность на тыльной стороне на 50 километров толще чем на видимой, которая также богата калием (K), редкоземельные элементы (РЗЭ) и фосфором (Р) - компоненты, известные под общим названием КREEP. Модель формирования коры показывает, что они сосредоточились в последних остатках подземной магмы и кристаллизовались, когда Луна остыла.

Это говорит о том, по словам Есфога, что-то «сплющился» поздний затвердевший слой КREEP на одной стороне Луны, а после того остальная кора затвердела. Удар, по его мнению, является наиболее вероятным объяснением. «Как правило, сильное столкновение происходит только с одной стороны», говорит он, «и если это полностью не расплавляет планету, формируется асимметрия».Есфог и Юци создали компьютерную модель, которая показывает, что текущее состояние Луны можно объяснить столкновением с братом Луны около одной тридцатой от его массы или около 1000 километров в диаметре. Такая Луна могла выжить в точке Лагранжа и довольно долго там находиться, пока его верхняя кора и также на Луне, окрепли, даже когда глубокий слой Луны KREEP остался в жидком состоянии.

Между тем, силы приливов Земли могли привести миграцию двух спутников наружу. Когда они достигли около трети от нынешнего расстояния Луны (процесс, который займет десятки миллионов лет), гравитация Солнца стала играть роль в их орбитальной динамике. «Точки Лагранжа становятся неустойчивыми, и может случиться все что угодно», говорит Есфог. Вскоре, после этого два спутника столкнулись. Но так как они были на одной и той, же орбите, столкновение было на относительно низкой скорости. «Это не типичный случай кратеров, где вы выпускаете« шар »и создаете кратер гораздо больше, чем пуля», говорит Есфог. «Здесь, вы делаете кратер лишь около одной пятой объема от удара, и удар лишь немного напоминает вмятину».В течение нескольких часов после удара, сила тяжести разрушила относительно тонкий слой на поверхности существующей коры Луны. «В конечном счете, вы пирог», говорит Есфог. Это влияние оттолкнуло еще жидкий слой KREEP в противоположную сторону Луны.Теория Есфога не единственная попытка объяснить месячную дихотомию. Другие объясняли это приливными эффектами от гравитации Земли или конвективными силами охлажденных пород мантии Луны.

«Тот факт, что видимая сторона Луны настолько отличается от другой стороны, была загадкой еще на заре космической эры», говорит Фрэнсис Ниммо, один из авторов статьи 2010 года в Sciencе, считая причину приливной силы.Но, несмотря на его конкурентную модель, Ниммо (коллега Есфога в Санта-Круз, но не автор нового исследования) называет новую теорию «элегантной». И Питер Шульц из университета Брауна в Провиденсе, Род-Айленд, называет ее «интересной» и «провокационной», несмотря на его собственную теорию, связанную с большим углом столкновения на южном полюсе Луны, которое, он считает, давление на корковый материал в северном направлении и сформировало нагорную невидимую сторону. «Все это очень весело и говорит нам, что есть очень много фундаментальных вопросов, касающихся Луны», говорит он. Миссия NASA - GRAIL, посвящена исследованию структуры Луны с помощью точных измерений его тяжести, может помочь выяснить, что случилось миллиарды лет назад. «Но, в конце концов», говорит Шульц, «новые лунные образцы могут понадобиться».