2014-04-30

Походження Місяця

1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 Рейтинг 0.00 (0 голосів)

Походження Місяця

Питання походження Місяця здавна цікавило людство. Колися різні народи мали різні легенди, які так чи інакше пояснювали існування поблизу Землі цього загадкового космічного тіла. Проте з ходом наукового прогресу людство зацікавилося цим питанням чисто з наукової точки зору. Звичайно про походження Місяця нам не розповість жоден очевидець, про цю подію не залишилося жодних писемних згадок. Тому дослідникам доводиться висувати різні припущення і підкріпляти їх певними розрахунками, які свідчать про більшу чи меншу ймовірність того чи іншого сценарію. Розглянемо деякі з гіпотез.

Відділення від Землі

Джордж Дарвін, син творця теорії еволюції біосфери, висловив гіпотезу, яка довгий час здавалася досить правдоподібною. На думку Дарвіна, Земля у віддаленому минулому була масивнішою ніж теперішня, і, перебуваючи у вогненно-рідкому стані, швидко оберталася навколо своєї осі. Вона при цьому під дією відцентрових сил була сильно сплюснута біля полюсів. Сонце збуджувало в первинній Землі приливні хвилі. При деяких умовах, як вважав Дарвін, частота сонячних припливів могла співпасти з частотою власних коливань рідкої Землі. Тоді настав резонанс, який викликав відділення одного з приливних горбів, що пізніше перетворився на сучасний Місяць.

Хоча міркування Дарвіна були чисто якісними, не підтвердженими строгими розрахунками, його гіпотеза підкуповувала своєю простотою і зовнішньою переконливістю. Деякі з захоплених шанувальників Дарвіна вказували навіть на западину Тихого океану, як той «шрам» в тілі Землі, який залишився після народження її супутника.

У двадцятому столітті деякі вчені спробували надати гіпотезі Дарвіна сучасного математичного підґрунтя. Сплюснута куля (сфероїд) – далеко не єдина фігура рівноваги обертового рідкого тіла. Як показали дослідження Якобі і Пуанкаре, такими «рівноважними» формами можуть бути в тривісний еліпсоїд і навіть грушоподібне тіло, що зветься апіоїдом. Спочатку вогненно-рідка Земля поступово охолоджувалась і стискалася, і тому швидкість її осьового обертання безперервно зростала. Отже, Земля з кулі перетворилась у сфероїд, а потім в тривісний еліпсоїд і апіоїд. Для порушення стійкості останнього достатньо великих зовнішніх впливів, наприклад з боку Сонця. Ймовірно, вони і були причиною, через яку перемичка нестійкого грушоподібного апіоїда порвалася і первинна Земля розділилася на два тіла нерівних мас. Відмітимо, що в цій модернізованій формі гіпотези Дарвіна кожен крок еволюції первинної Землі (до відділення Місяця) може бути підтверджений математичними розрахунками. Однак сам механізм відділення Місяця від Землі кількісно обґрунтувати тоді не вдалося.

Можна підрахувати, що первинна Земля, маса якої на 1,3% була більшою від сучасної, оберталася навколо осі з періодом 5 годин. Для «нестійкості» ж первинної Землі і набуття нею апіоїдної форми потрібен майже вдвічі менший період. З іншого боку, якщо б навіть Земля стала апіоїдом, то при поділі останнього па два тіла супутник за теорією повинен бути у багато разів масивнішим від реального Місяця. Крім того, дослідження дна Тихого океану показали, що воно нічим особливим не відрізняється від дна інших земних океанів, а тому приписувати Тихому океану якесь особливе походження немає жодних підстав. До того ж місячні і земні базальти за хімічним складом настільки різні, що вони не могли сформуватися на одному космічному тілі. Є й інші труднощі, подолати які модернізована гіпотеза Дарвіна виявилася не в змозі.

Походження місяця з частинок протопланетної хмари

Коли в післявоєнні роки широкої популярності набула гіпотеза О.Ю. Шмідта, який вважав планети і супутники первинно холодними конденсаціями газопилової хмари, яка колись оточувала Сонце, були здійснені спроби в рамках цієї гіпотези цілком конкретно пояснити походження унікальної подвійної планети Земля - ​​Місяць. В результаті, на думку деяких вчених, походження Місяця можна пояснити наступним чином.

Коли, «злипаючись» з частинок протопланетної хмари, Земля за масою стала вдвічі меншою за сучасну, її оточував рій з безлічі частинок, які, рухаючись навколо Землі за різними орбітами, стикалися між собою, втрачали при цьому частину енергії і врешті-решт об’єднувалися одна з одною. По сусідству з Землею почав рости другий згусток речовини – майбутній Місяць. Формування Землі і Місяця закінчилося майже одночасно – Місяць якщо і молодший за Землю, то лише на якісь 100-200 млн. років. Сам же процес формування Місяця за розрахунками Є. Л. Рускол зайняв приблизно 200 млн. років.

Коли Місяць остаточно сформувався, всередині нього за рахунок радіоактивного розпаду зосереджених там речовин почався розігрів, при якому легкоплавкі породи перейшли в рідкий стан. Важкі тугоплавкі породи опускалися в надра Місяця, витісняючи на його поверхню легкоплавкі речовини. З осередків радіоактивного розплаву на місячну поверхню виділялася лава. Але вже 3,5 млрд. років тому радіоактивних речовин па Місяці стало мало, його розігрів практично припинився і до теперішнього часу шари Місяця до глибини 500-700 км повністю остигли. Формування ж місячного рельєфу викликане майже виключно зовнішніми причинами – ударами метеоритів.

Гіпотеза захоплення

Намальована картина походження Місяця з навколоземного пилового рою, можливо, відповідає реальності. Однак, судячи за деякими даними, отриманими засобами космонавтики, Місяць на самому початку свого існування був гарячим і важливим чинником, що зумовив сучасний вигляд Місяця, є вельми активна в минулому вулканічна і тектонічна активність місячних надр, яка, очевидно, не припинилась і досі. З іншого боку, незрозуміло, чому Земля і Місяць, які сформувались практично одночасно, в одному і тому ж районі Сонячної системи, з однієї і тієї ж частини протопланетної хмари, мають настільки різну середню густину. Зрештою, в розрахунках Є. Л. Рускол чимало спрощених і довільних допущень, часом вельми штучних. Все це і особливо різкі відмінності Місяця від Землі (за складом, будовою та іншими ознаками) змусили деяких дослідників припустити, що колись Місяць був самостійною планетою, захопленою потім Землею на сучасну орбіту. Чи правдоподібне це дещо незвичне припущення?

Якби, крім Місяця і Землі, ніяких інших космічних тіл не існувало, захоплення Місяця Землею, інакше кажучи, перехід Місяця з параболічної або гіперболічної орбіти на еліптичну, був би неможливий. В такій «задачі двох тіл», як її називають в небесній механіці, відносні орбіти тіл можуть бути тільки одним із конічних перетинів, тобто еліпсом, гіперболою або параболою.

Щоб перейти з гіперболічної орбіти на еліптичну, Місяць у момент зближення із Землею повинен був кудись віддати надлишок енергії. У класичній ідеалізованій задачі двох тіл, які вважаються матеріальними точками, така «віддача» неможлива. Інша справа – реальна ситуація в космосі. На думку деяких вчених, зблизившись із Землею, Місяць спричинив в гідросфері Землі приливні хвилі і надлишок його кінетичної енергії міг піти па приливне тертя земних припливів. Крім того дослідники припускають, що Місяць, захоплений Землею, спочатку обертався навколо неї за сильно витягнутою орбітою у зворотному напрямку. Приливне тертя поступово наблизило Місяць до Землі. При цьому орбіта Місяця ставала все менш і менш витягнутою, а її нахил збільшувався. Нарешті, коли обидва тіла зблизилися до відстані в кілька тисяч кілометрів, орбіта Місяця пройшла над полюсами Землі і рух Місяця став прямим. Ця зміна обставин позначилася і на припливній еволюції – Місяць став віддалятися від Землі, а Земля – сповільнювати швидкість свого обертання. Ця схема не у всьому бездоганна. Кількісно вона не в змозі пояснити надлишок кінетичної енергії в системі Земля - ​​Місяць без додаткових, досить штучних припущень.

Болгарський астроном Бонєв припустив, що в епоху зближення Місяця і Землі на Місяці відбувалися найсильніші вулканічні виверження. Одне з них супроводжувалося викидом великої кількості речовини зі швидкістю порядку 3-5 км/с і зіграло роль реактивного гальма. Воно «збило» надлишок кінетичної енергії Місяця і тим самим полегшило його захоплення Землею.

Дотепна гіпотеза Бонєва, на жаль, вимагає одночасного поєднання багатьох сприятливих обставин. Виверження повинно відбутися у вдалий момент і загальмувати Місяць в потрібному ступені і в потрібному напрямку. Все це, принципово кажучи, можливо, але дуже малоймовірно.

Слід визнати, що з кількісної сторони гіпотеза захоплення розроблена поки погано. Тим часом вона була вельми корисною для пояснення походження не тільки Місяця, а й ​​ряду супутників інших планет, які також, можливо, колись були захопленими цими планетами.

Американський астроном Р. Болдуїн пише, що якщо Місяць колись був астероїдом з початковою середньою відстанню від Сонця близько 2,8 а. е., то в результаті збурень орбіта могла набути ексцентриситет приблизно 0,8 і захоплення могло статися. Енергія, яка б розсіялася при захопленні Місяця Землею, дорівнювала б приблизно 2·1012 ерг/г для Місяця або 2,5·1010 ерг/г для Землі. На думку Болдуїна, ця кількість енергії могла бути розсіяна приливним тертям, яке, подібно до гальмівних колодок, нагріло б Землю до високої температури.

Місяць і Марс

Дослідження Місяця і Марса наводять на інші роздуми. Складається враження, що схожість Марса та Місяця не тільки зовнішня. Не виключено, що доля обох космічних тіл була подібною. Ясніше кажучи, події далекого минулого Сонячної системи можна уявити, наприклад, так.

Колись на місці поясу астероїдів навколо Сонця па відстані 2,8 а. о. оберталася велика планета, за розмірами порівнянна з Марсом, а можливо і з Землею. З ініціативи радянського астронома С. В. Орлова, цю гіпотетичну планету в 1949 році назвали Фаетоном. Хоча гіпотеза про існування Фаетона була висунута ще на початку минулого століття Ф. Ольберсом, деякі дослідники досі дотримуються тієї точки зору, що в цій області Сонячної системи завжди існували лише невеликі астероїдоподібні тіла. Проте можна навести чимало аргументів на користь того, що колись планета Фаетон справді існувала.

Припустимо, що в трикутних точках лібрації орбіти Фаетона навколо Сонця рухалися ще дві планети, Місяць і Марс. Разом з Фаетоном і Сонцем вони утворювали динамічно стійку систему тригональних планет. У той час і Марс, і Місяць володіли щільними атмосферами і великими гідросферами. Сліди сильної водної ерозії (русла колишніх рік) відкриті не тільки на Марсі, а, можливо, і на Місяці (маються на увазі численні звивисті борозни).

Зауважимо, що гіпотезу про колишні місячні річки і велику місячну гідросферу захищає ряд вчених. Вони при цьому посилаються на дивовижну форму недавно відкритих місячних борозен, що тягнуться іноді на сотні кілометрів і нагадують своїми звивинами річкові меандри.

У Місяця нині практично відсутня атмосфера. Проте вона цілком могла б існувати, якби Місяць знаходився далі від Сонця, в більш холодних областях Сонячної системи. Маса Місяця для отого цілком достатня, а приклад галілеєвих супутників Юпітера, оточених атмосферами, досить переконливий.

Ще більшою мірою ці аргументи відносяться до Марса, тіла більш масивного, ніж Місяць. На орбіті Фаетона і Марс і Місяць могли володіти атмосферами і гідросферами.

З якихось не цілком ясних причин з планетою Фаетон сталася катастрофа – вона розпалася на частини, які, стикаючись і дроблячись, поступово перетворилися в сучасний пояс астероїдів. Причини розпаду Фаетона могли бути різними. У минулому вулканізм на тілах Сонячної системи відрізнявся більшою потужністю ніж сьогодні. Не виключено, що розпад Фаетона був викликаний вибуховими вулканічними процесами. З іншої сторони, є деякі натяки на те, що в катастрофі замішані якісь ядерні процеси.

Як би там не було, Фаетон розпався і цим порушилась стійкість системи тригональних планет. Зовнішні збурення змусили Місяць і Марс зійти з орбіти Фаетона і в кінці кінців стати на сучасні орбіти.

Нове положення Місяця і Марса негайно ж позначилося на їхніх атмосферах. Вони розігрілися, середня кінетична енергія молекул складових їх газів зросла. У результаті за короткі в астрономічних масштабах терміни легкі гази з атмосфери Марса випарувалися і марсіанська атмосфера стала сильно розрідженою, а у Місяця вона зовсім зникла. На сучасному Марсі (не кажучи про Місяць) вода в рідкому стані існувати не може – вона швидко випаровується, і то у світовий простір. Тому на Марсі нині немає ні річок, ні озер, ні тим більше морів у земному розумінні цього слова. Залишилися лише лід і іній в полярних шапках Марса та деяка незначна кількість водяної пари в його атмосфері. Втім, на Марсі під поверхнею, прикриті від сонячного випромінювання, могли зберегтися значні кількості льоду. Не виключено, що на цих тілах є і рідкі, підповерхневі, ювенільні води. Якщо це так, то для майбутніх місячних поселень воду можна добувати на місці, а не доставляти з Землі.

Якщо Марс і Місяць у минулому мали потужні гідросфери, то можливо на них існувало життя, а якісь його форми збереглися й досі. Вирішення цієї проблеми становить одну з найбільш захоплюючих завдань майбутніх досліджень Місяця і Марса.

Цікаво, що в переказах багатьох древніх народів йдеться про «допотопні» часи, коли на земному небі ще не було Місяця. Приблизно близько 13000 років назад на Землі відбулися грандіозні катастрофи, затоплення великих просторів суші, загибель легендарної Атлантиди, зміна морських течій і т. п. Чи не пов’язані всі ці катаклізми з вторгненням Місяця на його сучасну орбіту, з тими приливами, які він викликав в гідросфері і твердому тілі Землі?

Зрозуміло, питання походження Місяця належить до числа тих питань, на які дуже важко дати відповідь. Зізнаємося, що справжня відповідь нам ще не відома. Але існування Місяця кидає виклик науці. Треба неодмінно розгадати, звідки взялося по сусідству з нами це незвичайне і дуже цікаве космічне тіло.

 

Читайте також:

 

Коментарі:

blog comments powered by Disqus