Виникла нова теорія, як Земля отримала свій Місяць

Поширена думка, що Місяць утворився під час зіткнення Землі з малою планетою, відомою як Тея, приблизно 4,5 мільярда років тому. Але тепер експерти висувають нову теорію про походження Місяця. Дослідження припускає, що молода Земля могла захопити Місяць під час близького зіткнення з подвійною системою. 

Подібність між Землею та Місяцем

Протягом шести місій на Місяць з 1969 по 1972 рік астронавти Аполлона зібрали понад 800 фунтів місячного каменю та ґрунту.  Хімічний та ізотопний аналіз цих зразків виявив їхню схожість із земною породою та ґрунтом. Вони були багаті кальцієм, базальтовими і датувалися приблизно 60 мільйонами років після формування Сонячної системи.

Заперечення теорії зіткнення планет 

Ґрунтуючись на даних Аполлона, планетологи, які зібралися на конференції Кона на Гаваях у 1984 році, дійшли єдиної думки, що Місяць утворився з уламків після масивного зіткнення. Це пояснення походження Місяця десятиліттями формувало наукове розуміння. Однак двоє дослідників з Університету штату Пенсільванія кидають виклик цьому давньому наративу. 

Дослідження під керівництвом професора Даррена Вільямса та професора Майкла Цуггера припускає, що Місяць був захоплений під час близького зіткнення між Землею та парою скелястих тіл.

Невирішені питання про походження Місяця

«Конференція Kona заклала розповідь на 40 років», — сказав Вільямс. Але залишаються певні невирішені питання.  Один із них стосується орбіти Місяця. Якби Місяць утворився з уламків зіткнення планет і об’єднався в кільце навколо Землі, він мав би обертатися прямо над екватором планети. Навпаки, орбіта Місяця не вирівняна з екватором Землі, а більше збігається з Сонцем.

Гравітація Землі захопила Місяць?

У теорії захоплення бінарного обміну, запропонованій Вільямсом і Цуггером, сила тяжіння Землі розділяла два об’єкти в подвійній системі, захоплюючи Місяць, тоді як інший об’єкт віддалявся. Потім захоплений Місяць опинився на орбіті, яку ми спостерігаємо сьогодні.

Цей процес не є нечуваним у Сонячній системі. Вільямс вказав на Тритон, найбільший супутник Нептуна, як доказ подібної події. 

Вважається, що Тритон був виведений на орбіту з пояса Койпера, де приблизно 10% об’єктів є подвійними парами. Ретроградна орбіта Тритона (протилежна обертанню Нептуна) і його нахил на 67 градусів від екватора планети свідчать про подію захоплення.

Динаміка орбіти Місяця

Вільямс і Цуггер підрахували, що Земля могла б захопити супутник навіть більший за Місяць – потенційно об’єкт розміром з Меркурій або Марс. Однак вони припустили, що отримана орбіта не була достатньо стабільною, щоб тривати. Дослідники пояснили, що спочатку орбіта Місяця мала вигляд витягнутого еліпса, а не кола. З часом припливи на Землі вплинули на форму орбіти, спричинивши її зміну.

«Сьогодні земний приплив випереджає місячний», — сказав Вільямс. «Приплив прискорює орбіту. Це дає йому пульс, трохи підштовхує. З часом місяць віддаляється трохи далі».

Еліптична орбіта Місяця стала круговою

Однак коли Місяць був ближче до Землі, як це було відразу після захоплення, припливи мали протилежний ефект. Вільямс і Цуггер підрахували, що ця початкова еліптична орбіта скоротилася б протягом тисяч років, поступово стаючи все більш круговою. 

Згодом місячне обертання зафіксувалося в орбіті Місяця навколо Землі, стан, який зберігається й сьогодні. У цей момент приливна еволюція, ймовірно, змінилася, і Місяць почав повільно віддалятися від Землі. 

Гравітаційне тяжіння Землі і Сонця

Щороку, пояснив Вільямс, Місяць віддаляється від Землі приблизно на три сантиметри. Зараз Місяць знаходиться на відстані 239 000 миль, і на цій відстані він відчуває сильне гравітаційне тяжіння як від Сонця, так і від Землі.

«Місяць зараз настільки далеко, що і Сонце, і Земля змагаються за його увагу», — сказав Вільямс. «Обидва тягнуть за це».

Формування Місяця залишається загадкою

Розрахунки Вільямса та Цуггера показують, що супутник, захоплений бінарним обміном, може демонструвати таку ж поведінку, як супутник Землі. Але Вільямс визнав, що ця теорія не обов’язково є остаточним словом.

«Ніхто не знає, як утворився Місяць. Протягом останніх чотирьох десятиліть у нас була одна можливість зрозуміти, як це потрапило. Тепер у нас два. Це відкриває скарбницю нових питань і можливостей для подальшого вивчення», – підсумував він. Дослідження опубліковано в The Planetary Science Journal.