Из Википедии, бесплатной энциклопедии
Перейти к навигации Перейти к поиску
Дальняя сторона Луны, покрытая кратерами

Происхождение Луны , как правило , объясняется Марс -sized тела , падающее на Землю, делая мусор кольцо , которое в конечном счете , собранная в один естественный спутник , на Луну , но существует целый ряд вариаций на этой гигантское воздействии гипотезе , а также в качестве альтернативных объяснений, и продолжается исследование того, как возникла Луна. [1] [2] Другие предлагаемые сценарии включают захваченное тело, деление, образованное вместе (теория конденсации, Synestia ), столкновения планетезималей (образованных из тел, подобных астероидам) и теории столкновений. [3]

Стандартная гипотеза гигантского удара предполагает, что тело размером с Марс, называемое Тейя , столкнулось с прото-Землей, создав большое кольцо обломков вокруг Земли, которое затем срослось, образуя Луну. Это столкновение также привело к наклону оси Земли на 23,5 ° , что привело к смене времен года . [1] Изотопные отношения кислорода на Луне кажутся практически идентичными земным. [4] Изотопные отношения кислорода, которые можно измерить очень точно, дают уникальную и отличную сигнатуру для каждого тела Солнечной системы . [5] Если бы Тейя была отдельной протопланетой, вероятно, он имел бы отличную от прото-Земли сигнатуру изотопов кислорода, как и выброшенный смешанный материал. [6] Кроме того, соотношение изотопов титана на Луне ( 50 Ti / 47 Ti ) кажется настолько близким к земному (в пределах 4 частей на миллион), что небольшая часть массы сталкивающегося тела, вероятно, могла быть частью Луны. [7]

Формирование [ править ]

Основная статья: Гипотеза гигантского удара
"Одна из проблем давней теории столкновения заключается в том, что ударное тело размером с Марс, состав которого, вероятно, существенно отличался бы от состава Земли, вероятно, оставило бы Землю и Луну с другим химическим составом, которым они и являются. нет."

—НАСА [1]

Лунный образец 61016, более известный как « Большой Мулей ».

Были высказаны некоторые теории, которые предполагают, что у протоземли не было больших спутников на раннем этапе формирования Солнечной системы, 4,425 миллиарда лет назад, а Земля в основном состояла из скалы и лавы. Тейя , ранняя протопланета размером с Марс, ударилась о Землю так, что выбросила значительное количество материала с Земли. Некоторая часть этих изверженных убежала в космос, но остальные объединена в единое сферическое тело на орбите вокруг Земли, создавая Луну.

Гипотеза требует столкновения между протоземлей размером около 90% [ требуется уточнение ] нынешней Земли и другим телом диаметром Марс (половина диаметра Земли и одна десятая его массы). Последнюю иногда называют Тейей , именем матери Селены , богини Луны в греческой мифологии . Это соотношение размеров необходимо для того, чтобы получившаяся система имела достаточный угловой момент, чтобы соответствовать текущей орбитальной конфигурации. Такое столкновение вывело бы на орбиту вокруг Земли достаточно материала, чтобы в конечном итоге накопиться и сформировать Луну.

Компьютерное моделирование показывает необходимость скользящего удара, в результате которого часть коллайдера образует длинную ветвь материала, которая затем срезается. Асимметричная форма Земли после столкновения заставляет этот материал оседать на орбите вокруг основной массы. Энергия, вовлеченная в это столкновение, впечатляет: возможно, триллионы тонн материала испарились и расплавились. В некоторых частях Земли температура поднялась бы до 10 000 ° C (18 000 ° F).

Относительно небольшое железное ядро Луны (по сравнению с другими каменистыми планетами и лунами Солнечной системы) объясняется тем, что ядро ​​Тейи в основном сливается с ядром Земли. Отсутствие летучих веществ в лунных образцах также частично объясняется энергией столкновения. Энергии, высвободившейся при воссоздании материала на орбите вокруг Земли, было бы достаточно, чтобы растопить большую часть Луны, что привело бы к образованию океана магмы .

Новообразованная Луна вращалась на расстоянии примерно одной десятой от сегодняшнего, и вращалась по спирали из-за приливного трения, передающего угловой момент от вращения обоих тел к орбитальному движению Луны. По пути вращение Луны было приливно привязано к Земле, так что одна сторона Луны постоянно обращена к Земле. Кроме того, Луна столкнулась бы с любыми ранее существовавшими небольшими спутниками Земли, которые имели бы общий состав Земли, включая изотопное содержание. С тех пор геология Луны стала более независимой от Земли.

Исследование 2012 года по истощению изотопов цинка на Луне подтвердило происхождение Земли и Луны от гигантского удара. [8]

В 2013 году было опубликовано исследование, которое показало, что вода в лунной магме неотличима от воды в углеродистых хондритах и почти такая же, как у Земли по изотопному составу . [9] [10]

Гипотеза гигантского столкновения снова подверглась сомнению в сентябре 2013 года, когда все больше ощущалось, что происхождение Луны более сложное. [ расплывчато ] [11]

Производные от гипотезы гигантского удара [ править ]

Хотя гипотеза гигантского удара объясняет многие аспекты системы Земля-Луна, все еще остается несколько нерешенных проблем, например, летучие элементы Луны не так истощены, как ожидалось, от такого энергетического удара. [12]

Другой вопрос - это сравнение изотопов Луны и Земли. В 2001 году наиболее точное измерение времени изотопных подписей из лунных камней была опубликована. [4] Удивительно, но лунные образцы Аполлона несли изотопную сигнатуру, идентичную земным породам, но отличную от других тел Солнечной системы. Поскольку считалось, что большая часть материала, вышедшего на орбиту для формирования Луны, пришла из Тейи, это наблюдение было неожиданным. В 2007 году исследователи из Калифорнийского технологического института показали, что вероятность того, что Тейя будет иметь идентичную изотопную подпись, что и Земля, очень мала (вероятность менее 1 процента). [13]Опубликованный в 2012 году анализ изотопов титана в лунных образцах Аполлона показал, что Луна имеет тот же состав, что и Земля [14], что противоречит формированию Луны вдали от орбиты Земли.

Слияние двух планет [ править ]

Чтобы помочь решить эти проблемы, новая теория, опубликованная в 2012 году, утверждает, что два тела - каждое в пять раз больше Марса - столкнулись, а затем снова столкнулись, образовав большой диск из смешанных обломков, который в конечном итоге сформировал Землю и Луну. [1] Статья была названа Р. М. Канупом «Формирование Луны земной формы посредством удара гиганта». [1]

Множественные удары [ править ]

В 2017 году исследователи планет из Института науки Вейцмана в Реховоте, Израиль, предложили новую теорию, которая предполагает, что Луна была выкована в сильном дожде из космического мусора, который неоднократно ударял по молодой Земле на протяжении миллионов лет. Они определили, что серия более мелких ударов, которые, вероятно, были более распространены в ранней Солнечной системе, могла вывести на орбиту достаточно земных камней и грязи, чтобы сформировать небольшую луну. Поскольку повторяющиеся удары создавали больше шаров из обломков, лунные световые лучи со временем могли слиться в одну большую луну. [15]

Гипотеза синестии [ править ]

В 2018 году исследователи из Гарварда и Калифорнийского университета в Дэвисе разработали компьютерные модели, демонстрирующие, что одним из возможных результатов столкновения планет является образование синестии , массы испаренной породы и металла, которая образует двояковогнутый диск, выходящий за пределы лунной орбиты. В конечном итоге синестия сожмется и остынет, чтобы срастаться со спутником и преобразовывать планету, на которую он нанесен. [16]

Бывшие спутники [ править ]

Другая возможность заключается в том, что до гигантского удара у Земли был один или несколько нормальных спутников, которые имели общий ее состав. После удара Луна сформировалась ближе к Земле, чем эти спутники, а затем развернулась по спирали, столкнувшись с ними. (Если бы Луна была более массивной, чем другие спутники, ее приливное воздействие на Землю было бы сильнее, заставляя ее вращаться по спирали быстрее.) Это привело к тому, что Луна была покрыта материалом того же состава, что и спутники, и, следовательно, также Земля . [ необходима цитата ]


Луна - Oceanus Procellarum («Океан бурь»)
Древние рифтовые долины - контекст.
Древние рифтовые долины - крупный план (концепция художника).

Другие гипотезы [ править ]

Плотность [17]
ТелоПлотность
г / см 3
Меркурий5,4
Венера5.2
земной шар5.5
Луна3.3

Захват [ править ]

Эта гипотеза утверждает, что Луна была захвачена Землей. [18] Эта модель была популярна до 1980-х годов, и некоторые аргументы в ее пользу - это размер Луны, орбита и приливная синхронизация. [18]

Одна из проблем - понимание механизма захвата. [18] Близкое столкновение двух планетных тел обычно приводит либо к столкновению, либо к изменению траекторий. Чтобы эта гипотеза сработала, вокруг примитивной Земли могла быть большая атмосфера , которая замедляла бы движение Луны за счет аэродинамического торможения, прежде чем она могла бы улететь . Эта гипотеза может также объяснить неправильные орбиты спутников Юпитера и Сатурна . [19]

Теория захвата общего донора объясняет изотопное сходство между корой Земли и Луны. Ртуть была предложена в качестве донора, потому что образцы с Земли и Луны попадают точно на ту же линию фракционирования, что и энстатитовые хондриты, которые, как считается, произошли на Меркурии или в области Меркурия. Чувствительные к давлению изотопы кремния [20] согласуются с другими изотопами, подтверждая, что минералы на поверхности Луны и Земли возникли под большим давлением, предположительно из недр другой планеты. Ртуть, лишенная большей части своей каменной мантии, является очевидным кандидатом в доноры. [21] [22]Согласно сценарию происхождения Луны недалеко от центра Солнечной системы, Венера является логической ступенькой на пути происхождения нашего спутника и его судьбы. [23] [24]

Земля и Луна в масштабе, 500 км на пиксель

Деление [ править ]

Это уже опровергнутая гипотеза о том, что древняя, быстро вращающаяся Земля выбросила часть своей массы. [18] Это было предложено Джорджем Дарвином (сыном известного биолога Чарльза Дарвина ) в 1879 году [25] и сохранило некоторую популярность до Аполлона. [18] Австрийский геолог Отто Амферер в 1925 году также предположил появление Луны как причину дрейфа континентов . [26]

Было высказано предположение, что Тихий океан представляет собой шрам этого события. [18] Сегодня известно, что океаническая кора, составляющая этот океанический бассейн, относительно молода, около 200 миллионов лет или меньше, тогда как Луна намного старше. Луна состоит не из океанической коры, а из мантийного материала, возникшего внутри протоземли в докембрии. [7]

Концентрация тория на Луне, составленная Lunar Prospector

Аккреция [ править ]

Гипотеза аккреции предполагает , что Земля и Луна сформировалась вместе , как двойная система из изначального аккреционного диска в системе солнечной энергии [27] или даже черной дыры . [28] Проблема с этой гипотезой заключается в том, что она не объясняет угловой момент системы Земля-Луна или почему Луна имеет относительно небольшое железное ядро ​​по сравнению с Землей (25% ее радиуса по сравнению с 50% для Земли. ). [27]

Ядерный взрыв [ править ]

В 2010 году голландские ученые Роб де Мейер и Вим ван Вестренен предположили, что Луна могла образоваться в результате ядерного взрыва, вызванного центробежной силой ранее вращавшейся прото-Земли. Центробежная сила сконцентрировала бы тяжелые элементы, такие как торий и уран, в экваториальной плоскости и на границе между внешним ядром Земли и мантией . Если бы концентрация этих радиоактивных элементов была достаточно высокой, это могло бы привести к ядерной цепной реакции, которая стала сверхкритической, вызвав ядерный взрыв, выбросивший Луну на орбиту. [29] [30] Этот естественный ядерный реактор деления наблюдался на Земле в гораздо меньших масштабах.

Дополнительные теории и исследования [ править ]

Воспроизвести медиа
Видео « Эволюция Луны», сделанное НАСА около 2012 года. [31]

2011 [ править ]

В 2011 году было высказано предположение, что вторая луна существовала 4,5 миллиарда лет назад, а затем столкнулась с Луной в рамках процесса аккреции при формировании Луны. [32]

2013 [ править ]

Одна из гипотез, представленная только как возможность, заключалась в том, что Земля захватила Луну с Венеры. [33]

2017 [ править ]

Уран-свинцовое знакомство из Apollo 14 циркона фрагментов показывают возраст Луны составляет около 4,51 миллиарда лет. [34] [35]

2020 [ править ]

Команда исследователей миниатюрного радиочастотного прибора (Mini-RF) на космическом корабле НАСА Lunar Reconnaissance Orbiter (LRO) пришла к выводу, что недра Луны может быть богаче металлами, такими как железо и титан, больше, чем думали ученые. [36]

В июле 2020 года ученые сообщают, что Луна образовалась 4,425 ± 0,025 млрд лет назад, примерно на 85 миллионов лет раньше, чем предполагалось, и что она содержала океан магмы значительно дольше, чем считалось ранее (на ~ 200 миллионов лет). [37] [38] [39]

См. Также [ править ]

  • Геология Луны  - Строение и состав Луны
  • Поздняя тяжелая бомбардировка  - интервал, когда непропорционально большое количество астероидов предположительно столкнулось с внутренними планетами.
  • Лунная теория
  • Заявленные спутники Земли  - Утверждают, что у Земли могут быть другие естественные спутники
  • Lunar Reconnaissance Orbiter  - космический робот НАСА на орбите Луны
  • MoonRise (предложение о посадке на Луну)
  • Космический корабль Луна , ненаучная гипотеза происхождения Луны
  • Фаэтон , еще одна ненаучная гипотеза происхождения Луны

Ссылки [ править ]

  1. ^ a b c d e Лунные ученые НАСА разрабатывают новую теорию образования Земли и Луны
  2. ↑ Персонал (7 сентября 2014 г.). «Возвращение к Луне» . Нью-Йорк Таймс . Проверено 8 сентября 2014 года .
  3. ^ Теории образования Луны
  4. ^ a b Wiechert, U .; Халлидей, АН; Ли, Д.-К .; Снайдер, Джорджия; Тейлор, Луизиана; Рамбл, Д. (октябрь 2001 г.). «Изотопы кислорода и гигантское воздействие на луну». Наука . 294 (12): 345–348. Bibcode : 2001Sci ... 294..345W . DOI : 10.1126 / science.1063037 . PMID 11598294 . S2CID 29835446 .  
  5. ↑ Скотт, Эдвард RD (3 декабря 2001 г.). «Изотопы кислорода дают ключ к разгадке образования планет, лун и астероидов» . Отчет об исследованиях в области планетарной науки : 55. Bibcode : 2001psrd.reptE..55S . Проверено 19 марта 2010 .
  6. ^ Нильд, Ted (сентябрь 2009). «Лунная походка» (PDF) . Геологическое общество Лондона. п. 8 . Проверено 1 марта 2010 .
  7. ^ а б Чжан, Цзюньцзюнь; Николас Дауфас; Эндрю М. Дэвис; Инго Лея; Алексей Федькин (25 марта 2012 г.). «Протоземля как значительный источник лунного материала». Природа Геонауки . 5 (4): 251–255. Bibcode : 2012NatGe ... 5..251Z . DOI : 10.1038 / ngeo1429 .
  8. ^ Рэндал К. Паниелло; Джеймс MD Day; Фредерик Муанье (18 октября 2012 г.). «Изотопные данные цинка для происхождения Луны». Природа . 490 (7420): 376–9. Bibcode : 2012Natur.490..376P . DOI : 10.1038 / nature11507 . PMID 23075987 . S2CID 4422136 .  
  9. ^ Пол Д. Spudis (14 мая 2013). «Земля-Луна: водянистая« двойная планета » » . Воздух и космос / Смитсоновский институт . Архивировано 7 августа 2013 года.
  10. ^ Saal, AE; и другие. (14 июня 2013 г.). «Изотопы водорода в лунных вулканических стеклах и включениях расплава обнаруживают наследие углеродистых хондритов». Наука . 340 (6138): 1317–20. Bibcode : 2013Sci ... 340.1317S . DOI : 10.1126 / science.1235142 . PMID 23661641 . S2CID 9092975 .  
  11. ↑ Дэниел Клери (11 октября 2013 г.). «Теория удара разбивается». Наука . 342 (6155): 183–185. Bibcode : 2013Sci ... 342..183C . DOI : 10.1126 / science.342.6155.183 . PMID 24115419 . 
  12. ^ JH Джонс. "ИСПЫТАНИЯ ГИПОТЕЗЫ ГИГАНТСКОГО УДАРА" (PDF) . Происхождение конференции Земли и Луны . Проверено 21 ноября 2006 .
  13. ^ Пахлеван, Кавех; Стивенсон, Дэвид (октябрь 2007 г.). «Уравновешивание после столкновения с лунным гигантом». Письма о Земле и планетологии . 262 (3–4): 438–449. arXiv : 1012,5323 . Bibcode : 2007E и PSL.262..438P . DOI : 10.1016 / j.epsl.2007.07.055 . S2CID 53064179 . 
  14. ^ Титановый тест на отцовство показывает, что Земля - ​​единственный родитель Луны (Чикагский университет)
  15. ↑ Роберт Ли Хотц (9 января 2017 г.). «Исследователи предлагают новую теорию происхождения Луны» . Wall Street Journal . Проверено 9 января 2017 года .
  16. ^ Barbuzano, Хавьер (1 марта 2018). «Могло ли гигантское столкновение испарить Землю и создать Луну?» . Небо и телескоп . Проверено 3 марта 2018 года .
  17. ↑ Образование Луны
  18. ^ a b c d e f «Происхождение Луны. JНеправильная ссылка должна быть научной публикацией» . Архивировано 23 марта 2018 года . Проверено 23 марта 2018 .
  19. ^ Джевитт, Дэвид; Haghighipour, Nader (2007), «Неправильные спутники планет: продукты захвата в ранней солнечной системе», Annual Review of Astronomy and Astrophysics , 45 (1): 261–295, arXiv : astro-ph / 0703059 , Bibcode : 2007ARA & A..45..261J , DOI : 10,1146 / annurev.astro.44.051905.092459 , S2CID 13282788 
  20. ^ "Земля и Марс отличаются по ядру, ученые находят" . ScienceDaily . Проверено 11 сентября 2020 .
  21. ^ "Explanatorium" . www.creationtheory.com . Проверено 11 сентября 2020 .
  22. ^ Тейлор, Стюарт (1998). Судьба или шанс . Издательство Кембриджского университета: Издательство Кембриджского университета. п. 166. ISBN. 0521481783.
  23. ^ "Explanatorium" . www.creationtheory.com . Проверено 11 сентября 2020 .
  24. ^ Тейлор, Стюарт (1998). Судьба или шанс . Кембридж: Издательство Кембриджского университета. С. 132–133. ISBN 0521481783.
  25. Перейти ↑ Wise, DU (1966). «Происхождение Луны делением». В Марсдене, Британская Колумбия; Кэмерон, AGW (ред.). Система Земля-Луна . Бостон, Массачусетс: Спрингер. С. 213–223. DOI : 10.1007 / 978-1-4684-8401-4_14 . ISBN 978-1-4684-8403-8.
  26. ^ Ampferer, О. (июль 1925). "Über Kontinentverschiebungen". Naturwissenschaften (на немецком языке). 13 (31): 669–675. DOI : 10.1007 / BF01558835 . S2CID 40767867 . 
  27. ^ a b Формирование Луны burro.cwru.edu
  28. ^ Откуда взялась Луна? BBC
  29. ^ https://phys.org/news/2010-01-moon-nuclear-explosion.html
  30. ^ Де Мейер, RJ; Анисичкин В.Ф .; Ван Вестренен, В. (2013). «Формирование Луны из земного материала, богатого силикатами». Химическая геология . 345 : 40–49. arXiv : 1001,4243 . Bibcode : 2013ChGeo.345 ... 40D . DOI : 10.1016 / j.chemgeo.2012.12.015 . S2CID 55166272 . 
  31. ^ GSFC
  32. ^ Jutzi, М. (2011). «Формирование нагорья на дальнем берегу Луны за счет аккреции спутника-спутника». Природа . 476 (7358): 69–72. Bibcode : 2011Natur.476 ... 69J . DOI : 10,1038 / природа10289 . PMID 21814278 . S2CID 84558 .  
  33. ^ Мы украли нашу луну с Венеры? Наша планета - грязный вор? , Popular Science , 27.09.2013 в 17:07
  34. ^ Мелани Барбони; Патрик Бёнке; Бренхин Келлер; Иссаку Э. Коль; Блэр Шон; Эдвард Д. Янг; Кевин Д. МакКиган (11 января 2017 г.). «Раннее образование Луны 4,51 миллиарда лет назад» . Успехи науки . 3 (1): e1602365. Bibcode : 2017SciA .... 3E2365B . DOI : 10.1126 / sciadv.1602365 . PMC 5226643 . PMID 28097222 .  
  35. ^ Wolpert, Стюарт (11 января 2017). «Луна старше, чем думали ученые, - сообщает исследовательская группа Калифорнийского университета в Лос-Анджелесе» . Калифорнийский университет в Лос-Анджелесе .
  36. ^ Хегги, Эссам; Палмер, EM; Томпсон, TW; Томсон, Б. Дж.; Паттерсон, GW (2020). «Объемный состав мелочи реголита на дне лунных кратеров: предварительное исследование МРО / Мини-РФ». Письма о Земле и планетологии . 541 (сто шестнадцать тысяч двести семьдесят-четыре): 116274. DOI : 10.1016 / j.epsl.2020.116274 .
  37. ^ "Исследователи находят более молодой возраст Луны Земли" . Phys.org . Дата обращения 16 августа 2020 .
  38. ^ "Земля Луна имела океан магмы в течение 200 миллионов лет | космос" . LabRoots . Дата обращения 16 августа 2020 .
  39. ^ Морис, М .; Грешить.; Schwinger, S .; Breuer, D .; Кляйне, Т. (1 июля 2020 г.). «Долгоживущий океан магмы на молодой Луне» . Успехи науки . 6 (28): eaba8949. DOI : 10.1126 / sciadv.aba8949 . ISSN 2375-2548 . Дата обращения 16 августа 2020 .  Текст и изображения доступны по международной лицензии Creative Commons Attribution 4.0 .

Внешние ссылки [ править ]

  • Лунная формация Case Western Reserve University
  • Луна в прошлом и будущем (28 сентября 2012 г.)
  • Природа - спасена теория лунного удара