Астрофизики предложили новую версию происхождения Луны

Снимок Луны, сделанный с борта корабля «Орион» в 2022 году / © NASA

Принято считать, что естественный спутник Земли возник в результате ее столкновения с другой планетой, но к этой версии есть вопросы. Теперь ученые предложили рассмотреть сценарий возможного захвата Луны притяжением Земли из пролетавшей мимо двойной системы.

Одним из важнейших научных результатов программы «Аполлон» стало все то, что планетологи узнали и продолжают узнавать при исследованиях лунных образцов. Вскоре после их получения стало ясно, что лунное вещество в целом очень похоже на земное и по составу, и по возрасту. Это обеспечило успех гипотезе, которая до недавних пор оставалась самой популярной, — гипотезе гигантского удара. Она гласит, что Луна образовалась из земного вещества, которое подбросило в космос после столкновения Земли с неизвестной планетой размером с Марс. Ей присвоили имя Тейи — мифической матери богини Селены.

Но в последние годы выяснилось, что эта гипотеза плохо «стыкуется» со многими данными о Луне, в том числе с одним давно известным фактом — своеобразной орбитой Луны.

«Родной» естественный спутник планеты, то есть возникший вместе с ней, обычно вращается ровно или хотя бы «более-менее» в плоскости ее экватора. Канонический пример — система Юпитера: его самые крупные Галилеевы луны выстроены «дисциплинированно», в «музыкальной» гармонии. И это контрастирует с «характером» Луны: угол наклона ее орбиты к земному экватору колеблется от 18 до 28 градусов.

При этом по отношению к эклиптике плоскость лунной орбиты не отклоняется более чем на пять градусов. Напомним, эклиптика — это та плоскость, в которой планеты вращаются вокруг Солнца. И вращаться они, естественно, стараются ровно над экватором светила. Поэтому орбита Луны выдает ее явную «склонность» к Солнцу и вызывает соответствующие вопросы.

Недавно астрофизики из Университета Пенсильвании (США) построили сценарий, по которому так могло получиться в случае происхождения Луны не в результате столкновения двух планет, а в результате ее захвата из двойной системы малых тел.

По этой версии, когда-то у Луны был «напарник» сопоставимой массы, как, скажем, Харон у Плутона. Если такая пара окажется достаточно близко к Земле и при этом будет лететь не слишком быстро, гравитация планеты аккуратно захватит одно из тел, а второе — отбросит прочь.

Схема возможного захвата спутника притяжением планеты из двойной системы малых тел / © Williams et al, 2024

Ученые на основе математических расчетов смоделировали этот процесс и получили, что в таком случае у Луны могла получиться более вытянутая орбита, но со временем она становилась бы круговой. При этом Луна понемногу должна отдаляться (что и происходит в действительности), а в конце концов оказывается уже так далеко от Земли, что Солнце начинает конкурировать с планетой за ее «внимание».

Расчеты показали, что в принципе Земля могла бы так «перехватить на лету» и что-то более крупное типа Меркурия или даже Марса, но орбита такого тела была бы нестабильной. Луна в этом смысле имеет самые подходящие габариты.

В своей недавней статье для The Planetary Science Journal астрофизики подчеркнули, что не утверждают правоту своих предположений окончательно и бесповоротно, но уверены в необходимости прорабатывать эту версию дальше. Они привели в пример спутник Нептуна Тритон. Его считают захваченным из Пояса Койпера, где, как подозревают, каждое десятое небесное тело летает вдвоем с компаньоном.

Новая работа почти наверняка вызовет возражения у планетологов. Дело в том, что соотношение изотопов разных элементов — уникальная «подпись» каждого небесного тела. На Луне и Земле она одинакова: соотношение изотопов водорода и многих других элементов на них совпадает и при этом резко отличается от остальных тел Солнечной системы. Это указывает на общее происхождение их вещества.