Происхождение Луны вызывало множество научных споров на протяжении долгих лет, но в последнее время, похоже, сложился консенсус: объект размером с Марс столкнулся с Землёй миллиарды лет назад, а из образовавшихся обломков сформировалась Луна.
Новая Луна медленно удалялась от Земли на протяжении последующих эпох, но новое исследование предполагает некоторые удивительные нюансы к принятой модели.
Согласно современной теории, Луна образовалась около 4,5 миллиардов лет назад, вскоре после рождения Солнечной системы. Всё началось с мощнейшего столкновения между молодой Землёй и протопланетой размером с Марс, получившей название Тейя.
В результате удара обломки оказались на орбите вокруг Земли и в конечном итоге слились, образовав Луну.
Существует множество доказательств в пользу этой теории, главным образом состав мантии Земли и лунных пород.
Большая часть облака обломков упала обратно на Землю, значительная часть сформировала Луну, но некоторая часть была выброшена из системы Земля-Луна.
В статье, недавно опубликованной Стивеном Леппом и его командой из Университета Невады, они исследовали динамику материала, выброшенного в результате удара.
Вскоре после своего образования Луна вращалась вокруг Земли на расстоянии, составлявшем около 5% от ее нынешнего значения (среднее расстояние – 384 400 км), но постепенно, из-за приливных сил между Землей и Луной, она удалилась до своего нынешнего положения.
Её поверхность представляла собой в основном расплавленную магму, которая постепенно остывала и затвердевала, образуя знакомую нам кору, мантию и ядро.
Интенсивная бомбардировка оставила на лунной поверхности шрамы в виде ударных бассейнов и кратеров, а вулканическая активность привела к медленному образованию лунных морей.
Орбита Луны вокруг Земли приняла слегка эллиптическую форму с эксцентриситетом 0,0549. Это не идеальный круг, и расстояние от Луны до Земли варьируется от 364 397 км до 406 731 км.
На заре системы Земля-Луна всё было не так стабильно, и частицы, формирующие Луну, двигались по более хаотичным траекториям.
Один из терминов, описывающих эволюцию орбит – прецессия линии узлов (медленное смещение точек пересечения орбиты с определенной плоскостью). Существует два типа прецессии линии узлов, и первый относится к тому, как частицы на орбите медленно прецессируют вокруг вектора момента импульса системы Земля-Луна.
Другой тип происходит вокруг сильно эксцентричных двойных систем, когда наклонение орбиты вращающегося объекта велико. Частица прецессирует вокруг вектора эксцентриситета двойной системы.
Учитывая Землю и орбиты частиц в облаке обломков на ранних этапах формирования Луны, такие орбиты были бы нестабильными.
Команда показала, что из всех возможных орбит частиц наиболее стабильными были полярные орбиты. Более того, они показали, что такие орбиты существовали вокруг двойной системы Земля-Луна и после формирования Луны.
По мере того как расстояние между Землёй и Луной медленно увеличивалось за счёт приливных взаимодействий, область пространства, где могли существовать полярные орбиты, уменьшалась.
Сегодня, когда Луна находится на своем нынешнем расстоянии от Земли, стабильных полярных орбит не существует, поскольку прецессия линии узлов, вызванная Солнцем, является доминирующей.
Команда пришла к выводу, что наличие материала, вращающегося по полярной орбите, может стимулировать рост эксцентриситета двойной системы, подобной Земле и Луне.
Если бы значительное количество материала оказалось на полярной орбите, то эксцентриситет системы Земля-Луна увеличился бы.
Читайте также: Через 7,6 миллиардов лет Луна вернется на Землю, чтобы умереть
