Появление луны: Происхождение Луны – DW – 31.07.2014

Происхождение Луны – DW – 31.07.2014

Фото: picture-alliance/dpa

Владимир Фрадкин

31 июля 2014 г.

Как возникла Луна, точно неизвестно. Но результаты нового анализа лунного грунта говорят в пользу гипотезы о столкновении протопланеты Земля с протопланетой Тейя.

https://p.dw.com/p/1CN98

Реклама

Когда в 1969 году человек впервые высадился на поверхность Луны, одной из важнейших задач этой миссии была доставка на Землю образцов лунного грунта. Исследователи очень надеялись, что его анализ позволит ответить на вопрос о том, как образовался естественный спутник нашей планеты. Но однозначного ответа ученым тогда получить не удалось.

Недавно доступ к образцам лунного грунта — этим бесценным сокровищам НАСА — получила группа немецких специалистов. Результаты выполненного ими нового высокоточного анализа опубликованы теперь в журнале Science. И они, похоже, впервые могут быть интерпретированы как более или менее весомый аргумент в пользу одной из основных теорий происхождения Луны.

Гипотезы

Вообще-то таких теорий в разное время было предложено немало. Наиболее вероятными считались три взаимоисключающих гипотезы. Одна — гипотеза захвата, согласно которой Луна сформировалась независимо от Земли и была позднее захвачена ее гравитационным полем. Другая — гипотеза совместного образования, согласно которой Земля и Луна сформировались из единого газопылевого облака. И третья — гипотеза центробежного отделения, согласно которой Луна оторвалась от Земли под действием центробежных сил.

Однако анализ доставленных американскими астронавтами образцов лунного грунта поставил все эти гипотезы под сомнение. Ученым пришлось выдвинуть новую — гипотезу столкновения, согласно которой Луна сформировалась в результате столкновения протопланеты Земля с другим крупным космическим телом — протопланетой Тейя. Вот эту-то гипотезу, похоже, и подкрепляют полученные теперь новые данные.

Компьютерное моделирование — это одно,..

Большинство исследователей склоняются к предположению, что столкновение это произошло на заре существования Солнечной системы, то есть около 4,5 миллиардов лет назад, что Тейя была размером с Марс и что удар пришелся почти по касательной — это и спасло Землю от полного разрушения. «Нужно представлять себе дело так, что эти тела перемещались в пространстве со скоростями 30-40 тысяч километров в час, — говорит Даниель Херварц (Daniel Herwartz), научный сотрудник Института геологии и минералогии Кельнского университета. — При столкновении столь крупных тел в космос было выброшено огромное количество обломков, которые образовали обращающееся вокруг Земли облако. Из него-то, судя по всему, и сформировалась Луна».

Этот сценарий считается сегодня наиболее вероятным, хотя и не доказанным и не свободным от противоречий. «Если выполнить компьютерное моделирование такого столкновения, то окажется, что обломки должны быть преимущественно от Тейи, — поясняет Даниель Херварц. — При столкновении Тейя разрушилась, одни фрагменты остались на Земле, другие оказались выброшенными в космос. Так что сегодня и Земля, и Луна состоят из смеси пород, некогда составлявших протопланету Земля и протопланету Тейя. Но если на Земле доля Тейи невелика, всего около 10 процентов, то на Луне она должна быть гораздо выше».

…а реальность — совсем другое

Таковы результаты компьютерных расчетов. А реальность выглядит совершенно иначе. До сих пор все попытки обнаружить различия в соотношении стабильных изотопов титана, вольфрама, кремния или кислорода между лунным грунтом, добытым космическими миссиями «Аполлон-11, 12 и 16» в период с 1969-го по 1972-й годы, и земной корой успехом не увенчались. Это соотношение при всех предыдущих анализах оказывалось идентичным — хотя, скажем, в метеоритах из разных районов Солнечной системы оно было несколько иным.

Так, может быть, просто Тейя по изотопному составу не отличалась от Земли? Новый анализ лунного грунта показал, что это все же не так. Андреас Пак (Andreas Pack), профессор изотопной геологии Геттингенского университета, поясняет: «Изотопы кислорода имеются и на Земле, и на Луне. И вот теперь нам впервые удалось обнаружить различия в соотношении этих изотопов. Различия крайне малы, но они есть».

Различия есть, но они крайне малы

Можно сказать и иначе: различия есть, но они крайне малы. Именно поэтому они до сих пор ускользали от внимания исследователей. «Если я возьму образец земной породы и сравню содержание в ней изотопов О-16 и О-17, то получу соотношение примерно 99,75 к 0,04, — поясняет ученый. — На Луне оно оказалось чуть-чуть иным». Конкретно этот «чуть-чуть» означает, что в лунном грунте на миллион атомов кислорода приходится на 12 атомов изотопа О-17 больше, чем на Земле.

Эти цифры позволяют также заново оценить, в какой пропорции образовали Луну бывшие земные породы и бывшие породы Тейи. До сих пор у ученых не было единого мнения на сей счет: доля Тейи в этих оценках варьировались от 8 до 90 процентов. Даниель Херварц говорит: «Наши новые данные дают основание полагать, что тут имеет место соотношение примерно 50 на 50».

Другие гипотезы по-прежнему живы

Впрочем, все это хоть и укрепляет позиции сторонников гипотезы гигантского столкновения, но в полной мере служить ее доказательством все же не может. Так что и гипотеза совместного образования, и гипотеза центробежного отделения по-прежнему имеют право на существование. Что признает и Даниель Херварц: «Эти теории не совсем мертвы, потому что можно представить себе и такую ситуацию: уже после образования Луны Землю интенсивно бомбардировали астероиды с отличным от земного изотопным составом, что и привело к тем расхождениям, которые мы теперь выявили. Хоть это и крайне маловероятно, но все-таки не исключено».

Написать в редакцию

Реклама

Пропустить раздел Еще по теме

Еще по теме

Пропустить раздел Топ-тема

1 стр. из 3

Пропустить раздел Другие публикации DW

На главную страницу

Японские ученые объяснили, как образовалась Луна

EPA

Группа японских ученых во главе с Нацуки Хосоно заявила, что сумела решить эту задачу с помощью компьютерной модели. Все встает на свои места, если допустить, что на момент столкновения поверхность Земли была не твердой, а состояла из океана расплавленной магмы. А вот Тейя была полностью твердой. Модель показала, что в этом случае, даже при ударе по касательной, жидкая магма Земли стала основой выброшенного в околоземное пространство материала. Когда он остыл, сформировалась Луна в ее нынешнем виде.

Надо отметить, что версии о земной магме выдвигались и раньше, однако встречали возражение многих ученых и прежде всего геологов. Они не находили подтверждений, что в истории Земли был такой период. А чтобы на модели проверить гипотезу образования Луны из «жидкой» Земли, не хватало компьютерных мощностей и алгоритма расчета.

Заслуга группы Нацуки Хосоно именно в том, что они впервые сумели разработать алгоритм, позволивший существенно увеличить объемы и скорость вычислений. Авторы отмечают, что модель не только подтверждает гипотезу гигантского столкновения, но и освобождает ее от многих ограничений, связанных со скоростью ударного тела и углом столкновения. Кроме того, модель показывает, что после столкновения «частицы» магмы нагреваются и, частично переходя в газообразное состояние, увеличиваются в объеме сильнее, чем твердые «частицы», образовавшиеся при разрушении Тейи, и именно они составляют основной объем выброшенного на орбиту Земли материала. Поэтому по геохимическим признакам состав Луны гораздо ближе к земному материалу, чем к материалу ударного тела. К моменту оформления на орбите Земли протопланетного облака Луны соотношение в нем массы земного вещества и вещества Тейи составило примерно 80:20. Но даже эти цифры вызывает у ученых вопросы. Ведь изотопный состав кислорода в породах Земли и Луны настолько близок, что допускает лишь минимальное количество в составе Луны другого материала, кроме земного. И конечно, геологам надо искать доказательства, что Земля была когда-то расплавленной. Так что модель требует как минимум уточнений.

Кстати

Германские ученые из Мюнстерского университета утверждают, что нашли убедительный ответ на вопрос: как и когда вода появилась на Земле. Ранее было известно, что так называемые «углеродистые» метеориты, которые относительно богаты водой, происходят из внешней области Солнечной системы, а более сухие «неуглеродистые» метеориты образовались в ее внутренней области. Но когда и как этот углеродистый материал с водой попал на Землю?

Найти ответ немецким ученым помогли изотопы металла молибдена. Они позволяют различить углеродистые и неуглеродистые материалы и понять, где они сформировались — во внешней или внутренней области Солнечной системы. В итоге ученые доказали, что большая часть молибдена в мантии Земли появилась от протопланеты Тейя, столкновение которой с Землей около 4,4 миллиарда лет назад привело к образованию Луны. А сама Тейя произошла из внешней области Солнечной системы. По словам ученых, в результате столкновения было получено достаточно углеродистого материала, чтобы обеспечить Землю огромным количеством воды.

Российская газета — Федеральный выпуск: №114(7872)

Поделиться:

Наука

Какие фазы Луны?

Краткий ответ:

Каждую ночь у нас немного другой вид на Луну. Мы описываем, как Луна выглядит с помощью восьми лунных фаз или форм:

🌑 Новый

🌒 Полумесяц воском

🌓 Первая четверть

🌔 Восковая губка

🌕 Полный

🌖 Убывающий Гиббус

🌗 Третья четверть

🌘 Убывающий полумесяц

Если вы смотрели в ночное небо, то могли заметить, что Луна каждую ночь меняет форму. В некоторые ночи Луна может выглядеть как узкий полумесяц. В другие ночи Луна может выглядеть как яркий круг. А в другие ночи вы можете вообще не увидеть Луну. Различные формы Луны, которые мы видим в разное время месяца, называются лунными фазами 9.0004 .

Внешний вид Луны меняется в течение месяца. Авторы и права: Студия научной визуализации НАСА

.

Почему это происходит? Форма Луны не меняется в течение месяца. Однако наш взгляд на Луну действительно меняется.

Луна не излучает собственный свет. В нашей Солнечной системе есть только один источник света, и это Солнце. Без Солнца наша Луна была бы совершенно темной. То, что вы, возможно, слышали под названием «лунный свет», на самом деле является просто солнечным светом, отражающимся от поверхности Луны.

Солнечный свет исходит с одного направления и всегда освещает или освещает одну половину Луны — сторону Луны, обращенную к Солнцу. Обратная сторона Луны темная.

Положение Луны и Солнца во время каждой из фаз Луны и Луна, как она видна с Земли во время каждой фазы. Авторы и права: NASA/JPL-Caltech

На Земле наш взгляд на освещенную часть Луны меняется каждую ночь в зависимости от того, где Луна находится на своей орбите или пути вокруг Земли. Когда мы полностью видим полностью освещенную сторону Луны, эта фаза известна как полнолуние.

Но после ночи каждого полнолуния, когда Луна вращается вокруг Земли, мы начинаем меньше видеть Луну, освещенную Солнцем. В конце концов, Луна достигает точки на своей орбите, когда мы не видим ни одной освещенной Луны. В этот момент обратная сторона Луны обращена к Солнцу. Эта фаза называется новолунием. Во время новолуния сторона, обращенная к Земле, темная.

Восемь фаз Луны:

🌑 Новое : Мы не можем видеть Луну, когда это новолуние.

🌒 Растущий полумесяц : В Северном полушарии мы видим фазу растущего полумесяца в виде тонкого полумесяца света справа.

🌓 Первая четверть : Мы видим фазу первой четверти в виде полумесяца.

🌔 Прибывающая луна : Фаза прибывающей луны находится между полулунием и полнолунием. Воск означает, что он становится больше.

🌕 Полный : Мы можем видеть Луну полностью освещенной во время полнолуний.

🌖 Убывающий Гиббус : Фаза убывающей луны находится между полнолунием и полулунием. Ослабление означает, что оно становится меньше.

🌗 Третья четверть : Мы тоже видим третью четверть луны как полумесяц. Это противоположная половина, освещенная в первую четверть Луны.

🌘 Убывающий полумесяц : В Северном полушарии мы видим фазу убывающего полумесяца в виде тонкого полумесяца света слева.

Луна показывает эти восемь фаз одну за другой, каждый месяц проходя свой цикл. Луне требуется 27 дней, чтобы совершить оборот вокруг Земли. Это означает, что лунный цикл длится 27 дней.

Вот как сейчас выглядит Луна с Земли:

Используйте этот инструмент, чтобы увидеть текущую фазу Луны и заранее спланировать другие виды Луны. Предоставлено: NASA

Хотите узнать больше о Луне?

  • Узнайте все о нашей Луне здесь.
  • Узнайте о типах полнолуний здесь.
  • Узнайте, почему на Луне есть кратеры.
  • Узнайте о лунных затмениях здесь.
  • Сделай лунные фазы Oreo!

Связанные ресурсы для преподавателей

Моделирование фаз Луны с Земли и из космоса
Наш мир: Фазы Луны
Создайте календарь и калькулятор фаз Луны

Если вам это понравилось, вам может понравиться:

Что такое солнечное затмение?

Почему на Луне есть кратеры?

Насколько страшен космос?

Почему у Луны есть фазы?

Может показаться, что Луна меняет форму, но на самом деле яркая поверхность, которую вы видите, и «лунный свет», достигающий Земли, на самом деле являются солнечным светом, отражающимся от лунной поверхности. Поскольку Луна вращается вокруг нашей планеты, ее переменное положение означает, что Солнце освещает разные области, создавая иллюзию того, что Луна со временем меняет форму.

Лучший способ понять лунные фазы — это регулярно выходить в ясную ночь, когда Луна находится на небе, и наблюдать за ней. Подробнее об этом читайте в нашем руководстве о том, как наблюдать за Луной.

В среднем на расстоянии 384 400 км от Земли это ошеломляет невооруженным глазом, а в бинокль или небольшой телескоп — впечатляюще. Это также отличная цель для фотографирования. Подробнее об этом читайте в нашем руководстве о том, как фотографировать Луну, или в руководстве для начинающих по астрофотографии.

Фазы Луны. Внутренний круг показывает, как выглядит Луна, если смотреть с высоты ее северного полюса, а внешний круг показывает фазу, которую мы видим с Земли в это время. Предоставлено: BBC Sky at Night Magazine

Луна кажется безмятежной, но она мчится на восток со скоростью 3682 км/ч, и, поскольку ее почти круговая орбита наклонена всего на 5° относительно земной, она более или менее следует эклиптике. видимый путь Солнца) по небу.

Вы, наверное, заметили, что Луна всегда повернута к нам одним и тем же лицом. Это потому, что он делает один оборот вокруг своей оси ровно за то же время, которое требуется для обращения вокруг Земли — 27 дней и семь часов.

Фазы Луны в южном полушарии Луис Рохас М., Сантьяго, Чили, 13 октября – 17 октября 2018 г. Оборудование: Canon EOS Rebel T6i, 102-мм ED-рефрактор Explore Scientific, крепление iOptron iEQ30 Pro.

Эта синхронизация называется приливной блокировкой и является результатом гравитационного воздействия Земли на молодую Луну во время ее формирования.

Во время своего эллиптического путешествия вокруг Земли Луна проходит через «фазы» — термин, который мы используем для описания того, какая часть лунного диска кажется освещенной, если смотреть с Земли.

Эта эллиптическая орбита в сочетании с фазами также приводит к появлению так называемого суперлуния.

Фазы Луны. Фото: Yaorusheng / Getty Images

На самом деле Луна всегда освещена наполовину, просто мы не видим ее такой. Какую бы фазу мы ни наблюдали, на обратной стороне Луны происходит противоположная фаза.

И хотя мы видим только одного терминатора (название, данное разделительной линии между светлой и темной частями лунной поверхности), проносящегося справа налево по лунному диску в любой момент времени, на самом деле их двое совершают кругосветное плавание вокруг Луны. ровно 180° друг от друга; утренний терминатор (который открывает лунный день) и вечерний терминатор (который оставляет за собой ночь).

Извините, Pink Floyd, у Луны нет постоянной темной стороны.

Чего многие люди не осознают (хотя это совершенно логично), так это того, что существует связь между фазами Луны и временем восхода Луны.

Новолуние

Новолуние (видимость 1%), Мартин Мартадината.

В этой фазе наш спутник невидим. Когда Солнце и Луна находятся на одной стороне Земли, они восходят вместе, но мы не можем видеть Луну, поскольку она скрыта в солнечном свете. В любом случае, там особо не на что смотреть, так как его лицо к нам полностью в тени.

Восковой полумесяц

Авторы и права: Сара и Саймон Фишер.

Продолжая свое путешествие, западный (правый) край Луны освещается солнцем, образуя тонкий полумесяц. Утренний терминатор начинает ползти со скоростью 15,5 км/ч с запада на восток.

Первая четверть

Авторы и права: Пол Ликориш

Это сбивает с толку неастрономов, потому что явно выглядит как половина Луны, хотя и называется четвертью Луны. Это потому, что терминатор завершил четверть (90°) своего 360° путешествия вокруг Луны.

Больше похоже на это

По этой логике полную Луну следует называть полулунием, но это же глупо, правда? В этой фазе Луна восходит в полдень и заходит в полночь. Вдоль терминатора солнечный свет под низким углом создает длинные тени, отбрасывая близлежащие кратеры и горы на резкий рельеф — идеально подходит для лунных наблюдений.

Восковая горбинка

Авторы и права: Харви Скут.

В этой фазе Луна почти полностью освещена. Зона дневного света выглядит яйцевидной (выпуклой) и ежедневно увеличивается в размерах (вощение).

Полнолуние

Полнолуние в Перигее Тома Ховарда

На полпути утреннего терминатора Луна находится на противоположной стороне Земли от Солнца, ее ближняя сторона полностью освещена и ослепительна. Бестеневой, обесцвеченный и плоский на вид, он не годится для наблюдения — обидно, потому что в этой фазе он восходит с заходом Солнца, заходит с восходом Солнца и виден всю ночь!

Увядающий горбыль

Авторы и права: Сара и Саймон Фишер

Западный край Луны сгущается тьмой, когда в поле зрения появляется вечерний терминатор. Освещенная солнцем яйцевидная область уменьшается (ослабевает).

Последний квартал

Авторы и права: Эндрю Макнот.

Прошло семь дней и девять часов после полнолуния, и теперь, когда 90° к западу от Солнца, освещена только восточная (левая) половина Луны. В этой фазе он восходит в полночь и заходит в полдень и, как и в фазе первой четверти, предлагает ошеломляющие виды.

Убывающий полумесяц

Фото: Anadolu Agency / Getty Images

Только на восточной окраине, залитой солнцем, вы сможете полюбоваться красивым полумесяцем в форме буквы «С». Уменьшаясь ежедневно (убывая), она вскоре исчезнет, ​​когда завершится лунный цикл и Луна вернется к «новой». Хотя Луна может оставаться обращенной к нам одним и тем же лицом, наблюдать за ней ежедневно меняется.

Благодаря лунной либрации мы можем наблюдать чуть больше половины поверхности Луны. Фото: Пит Лоуренс

В течение лунного цикла Луна одновременно колеблется как в широтном, так и в долготном направлении. Эти колебания известны как либрации.

Либрация по широте — кивание — происходит из-за того, что ось Луны слегка наклонена относительно земной, что позволяет нам немного заглянуть за ее северный, а позднее в этом месяце — и южный полюса.

Либрация долготы — сотрясение — происходит потому, что Луна движется быстрее всего, когда находится ближе всего к Земле, и медленнее, когда дальше всего.