Луной больше, Луной меньше…

Отсутствие «морей» и обилие гор на обратной стороне Луны может оказаться результатом падения на нее еще одного спутника Земли, считают американские планетологи. Такой спутник вполне мог сформироваться вместе с Луной в результате столкновения молодой Земли с планетой размером с Марс. Его медленное падение на Луну привело к тому, что одна ее половина покрылась неровным слоем породы толщиной в десятки километров…

 

За миллиарды лет приливные силы уравняли временные периоды, за которые Луна совершает один оборот вокруг своей оси и один оборот вокруг Земли. По этой причине Луна всегда обращена к Земле одной и той же своей стороной – можно сказать, что до начала эпохи космических полетов у человечества было весьма «однобокое» представление о нашей ближайшей небесной соседке.

Первые снимки обратной стороны Луны были переданы на Землю советской автоматической станцией «Луна-3» в 1959 году. Уже на них видно, что два полушария Луны совершенно не похожи друг на друга. Поверхность невидимой с Земли стороны покрыта множеством высоких гор и сильно кратерирована, в то время как на обращённой к нам стороне гораздо больше равнин и меньше горных массивов.

Видимое (А) и невидимое (B) с Земли полушария Луны. Характер их рельефа сильно различается: на обратной стороне гораздо больше высоких горных массивов и кратеров//John D. Dix, Astronomy: Journey to the Cosmic Frontier

Наряду с фундаментальным вопросом о происхождении Луны как таковой различие рельефа ее полушарий по сей день остается одной из нерешенных проблем современной науки о планетах.

Оно волнует умы людей и даже порождает совершенно фантастические гипотезы, согласно одной из которых Луна еще недавно была соединена с Землей, а ее асимметрия – «шрам» от разделения.

Наиболее принятой на сегодняшний день теорией возникновения Луны является так называемая теория «большого всплеска» (Big Splash) или «гигантского столкновения» (Giant Impact). Согласно ей, на ранних этапах формирования солнечной системы молодая Земля столкнулась с телом, сравнимым по размерам с Марсом. Эта космическая катастрофа породила множество обломков на околоземной орбите, из части которых образовалась Луна, а часть потом упала обратно на Землю.

Планетологи из Калифорнийского университета (Санта-Круз, США) Мартин Джуцы и Эрик Асфог предложили идею, которая в рамках этой теории способна объяснить различие рельефа видимой и обратной сторон Луны. По их мнению, «гигантское столкновение» могло породить не только саму Луну, но и дополнительный спутник меньших размеров.

Оставаясь изначально на той же орбите, что и Луна, он в конечном итоге упал свою старшую сестру, покрыв своим веществом одну из её сторон и образовав дополнительный слой пород толщиной в несколько десятков километров. Их работу публикует журнал Nature.

К таким вводам Джуцы и Асфог пришли на основе компьютерного моделирования, проведенного на суперкомпьютере калифорнийского университета «Плеяды». Еще раньше, моделируя само столкновение, Эрик Асфог обнаружил, что после него из того же протолунного диска вполне мог образоваться небольшой дополнительный спутник с размерами в треть и массой в одну тридцатую лунной.

Хотя для того, чтобы просуществовать на орбите достаточно долго, он должен был попасть в одну из так называемых «троянских точек» лунной орбиты – точек, где силы притяжения от Земли и Луны уравновешиваются. Это позволяет материи оставаться в них десятки миллионов лет. За такое время сама Луна успевает остыть, а ее поверхность затвердеть.

В конечном итоге (из-за постепенного удаления Луны от Земли) положение дополнительного спутника на орбите оказалось неустойчивым, и тот «медленно» (по космическим меркам, конечно, со скоростью около 2,5 км/с) столкнулся с Луной. То, что произошло, нельзя даже назвать ударом в обычном понимании этого слова: имевшее место столкновение не привело к образованию кратера и расплавлению лунной породы. Вместо этого

большая часть падающего тела просто выпала на Луну и покрыла одну ее половину новым толстым слоем породы.

Финальная картина лунного рельефа, получившаяся в результате проведённого моделирования, оказалась очень похожей на ту, что сегодня в действительности наблюдается на обратной стороне Луны.

Столкновение Луны с небольшим спутником, за которым последовало "выпадение" на лунную поверхность, сформировавшее различие в рельефе ее двух полушарий//Martin Jutzi and Erik Asphaug

Кроме того, идея американских ученых помогает объяснить и химический состав поверхности видимой стороны Луны. Кора этой половины спутника весьма богата калием, редкоземельными элементами и фосфором. Предполагается, что изначально эти элементы (равно как уран и торий) были составляющими расплавленной магмы, ныне затвердевшей под толстым слоем лунной коры.

Медленное столкновение Луны с меньшим по размеру телом, по сути, выдавило породу, обогащенную этими веществами в сторону полушария, противоположного столкновению. Это привело к наблюдаемому распределению химических элементов на видимой поверхности спутника Земли.

Разумеется, проведенное исследование еще не закрывает полностью ни проблемы происхождения Луны, ни возникновения асимметрии поверхности ее полушарий. Но является шагом вперед в нашем понимании возможных путей развития молодой солнечной системы вообще и нашей планеты в частности.

«Факт того, что видимая сторона Луны настолько не похожа на обратную, был загадкой со времен начала космической эры, хоть и второй после загадки происхождения самой Луны.

Элегантность же работы Эрика заключается в том, в ней предлагается решить обе загадки одновременно: возможно, что гигантское столкновение, сформировавшее Луну, породило и несколько меньших тел, одно из которых затем на неё упало и привело к наблюдаемой дихотомии»,– так прокомментировал работу своих коллег профессор Францис Ниммо, планетолог из того же Калифорнийского университета.

В прошлом году совместно с Яном Гаррик-Бетеллем он опубликовал в журнале Science работу, в которой защищал другой путь решения той же проблемы. По мнению Ниммо, за формирование дихотомии лунного рельефа скорее ответственны приливные силы, нежели некое событие, имеющее «ударный» характер.

«На сегодняшний день у нас недостаточно информации для того, чтобы сделать выбор из двух предложенных решений. Какая из двух гипотез окажется более правильной, станет ясно после того, как космические миссии принесут нам дополнительные экспериментальные данные и, возможно, даже образцы породы», – добавил Ниммо.