Учёные объяснили асимметричность облика Луны

Столкновение двух лун выглядело, вероятно, очень эффектно, но по космическим меркам было сравнительно мягким (иллюстрация с сайта bbc.co.uk).

Лунная дихотомия — сильное различие видимой и обратной стороны нашего естественного спутника — является следствием давнего крушения второй земной луны. К такому выводу пришла группа исследователей из США и Швейцарии.

Загадка явного отличия двух полушарий Селены мучает астрономов десятки лет, с тех пор как космические аппараты позволили взглянуть на обратную сторону Луны. Ближняя к нам часть спутника намного более гладкая, покрыта «морями» и имеет меньшее число кратеров, чем дальняя сторона. Последняя к тому же может похвастать обширными горными системами, возвышающимися более чем на три километра.

Дальняя сторона Луны (на снимке) отличается от ближней не только внешне. Различия прослеживаются и в глубинах, о чём говорят последние измерения со спутников (фото с сайта bbc.co.uk).

Для объяснения различия не раз выдвигались гипотезы, в частности версии о различии в приливном разогреве недр Селены и ранней вулканической активности дальней стороны, асимметрии в конвекции и кристаллизации магмы и так далее. Но, по информации BBC, новая работа предполагает, что ключ ко всему — гибель второй земной луны.

Наиболее проработанная гипотеза образования самой Луны гласит, что более четырёх миллиардов лет назад в молодую Землю врезалась планета размером с Марс. Удар был не лобовой, а скользящий. От него в космос было выброшено множество материала, который постепенно собрался в Луну.

Однако нет никаких причин, почему бы при том мощном ударе не возникнуть сразу двум спутникам. Один — это тот, что мы и видим ныне каждую ночь на небе, а второй был заметно меньшего диаметра (всего 1200 км против 3476 у Луны). Он оказался пойманным в гравитационную ловушку (троянскую точку) между Землёй и Луной.

Вторая земная луна просуществовала миллионы лет, но в конце концов орбита её стала нестабильной и она врезалась в Луну.

Столкновение объясняет не только высокие горы дальней стороны, но и, к примеру, обилие калия, редкоземельных элементов и фосфора на видимой стороне. При ударе меньшей луны слой с этими элементами был вытеснен на противоположную сторону (иллюстрации M. Jutzi, E. Asphaug / Nature).

Скорость столкновения была сравнительно небольшой — 2-3 км/с, то есть ниже, чем скорость звука в силикатных породах. Потому большая Луна не разрушилась, хотя временно превратилась в «океан магмы».

Именно относительно мягким прилунением (аккрецией) маленькой луны на свою старшую сестру авторы расчётов объясняют особенности дальней стороны Селены, её толстую кору и высокие горы, некоторые различия в химическом составе.

Моделирование, выполненное учёными, конечно, не является доказательством новой версии, а лишь говорит о высокой вероятности такого развития событий. Но астрономы рассчитывают найти подкрепление этой гипотезе в новых исследованиях Луны.

Авторы «ударной схемы» надеются на получение свежих данных от давно работающего лунника LRO, а ещё — от спутников-близняшек Gravity Recovery and Interior Laboratory, запуск которых к Луне намечен на 8 сентября 2011 года.

(Результаты своего анализа астрономы изложили в статье в Nature.)



Японцы испытали трёхколёсный луноход

5 мая 2011

Россия вступила в лунную гонку частным порядком

21 февраля 2011

Взгляд на место лунной высадки запечатлел потерянный кратер

8 февраля 2011

Цепочки следов привели астрономов в эпоху бурной юности Луны

21 сентября 2010

Складки указали на недавнее уменьшение Луны

24 августа 2010
  • Дмитрий Степанов  4 августа, 14:50
    эта теория не отвечает на вопрос почему все моря оказались на видимой стороне, а не сбоку или сверху или снизу
    ОтветитьНравится
  • Леонид Попов  4 августа, 15:27
    Если упрощённо, потому, что удар вызвал перераспределение магмы в стороны, начиная от точки удара, то есть с обратной стороны на видимую, где магма эта и застыла. Вообще у них там цифровая модель крутилась и при ударе получалась Луна примерно такой, какой мы её и видим.
    ОтветитьНравится
  • Дмитрий Степанов  30 августа, 12:01
    анимацию или видео не видел, но мне кажется что сразу после удара скорость вращения луны была выше скорости обращения, я плохо понял
    ОтветитьНравится
  • Сергей Асташкин  4 августа, 16:04
    -- Насчёт гор, это, конечно, просто не вписывается в их же модель, именно они не должны отличаться.. Если был океан — он залил всё — энергия удара до: Е = Мл * V^2|2 = 0,3 * 10^22 * 9 * 10^6/2= 1,35 * 10 ^ 28 J
    — хватило бы расплавить (от ~ 900 C ) при примерно — 2мгд/кг — почти всю Луну .. в честь чего ассиметричность.. Скорее всего — аккреция водорода с Земли — про это я писал в старой мембране и предсказывал низкую плотность поверхности) соответственно, следует ожидать низкую прочность горных образований, соответственно низкую высоту. .. Не проходит их модель логическую проверку..
    ОтветитьНравится
  • Алан Гибизов  4 августа, 17:34
    Не претендую на глубокую научность, рассуждаю на бытовом уровне. Если ошибаюсь — прошу меня поправить.
    Возможно, хватило бы расплавить — если бы вся энергия пошла на разогрев равномерно и целенаправленно. Однако, могло ли быть так, что этого не произошло? Часть энергии могла пойти на изменение орбиты, другая излучилась, а оставшегося могло и не хватить на полное расплавление. Тем более, что Вы не уверены, что хватит таки на всю луну (пишете «почти всю»)... Может ли быть, что часть расплавилась, часть — нет, и вот вам и асимметричность?
    Причем Ваша гипотеза — по поводу воздействия водорода с Земли — в общем, не противоречит их гипотезе, а вполне возможно, действует параллельно.
    ОтветитьНравится
  • Александр Евтушенко  4 августа, 19:41
    Посмотрим еще раз
    Масса Луны 1 m1=7.35 Е22 kg, плотность 3,34 E3 кг/м3 (сегодня);
    масса Луны 2 (предположительно) m2 =(4/3)*(600 Е3)^3*[Pi]*3.34 Е3 = 3.022 E21 (здесь радиус 600 Е3 м, плотность примем, как у Луны 1 )
    Энергия удара е12 = 0.5 *m2*(2000^2) =6.04392 Е27 Дж.
    Если распределить на массу обоих тел, которая примерно равна массе нашей сегодняшней Луны : e12/m1 =82230 Дж/кг
    Если принять удельную теплоемкость при нагревании 648 Дж кг/град , как у SiO2, у которого плотность примерно такая как у Луны (не уверен в цифре, но, в любом случае, она меньше1000 Дж/кг*град :) то температура столкнувшихся тел повысится на 82230/648=+ 127 град. То есть, о полном расплавлении всего тела -- речь не идет.
    При этом не учтено: нелинейность теплоемкости, и то, что столкновение было весьма длительным процессом. Даже без учета нелинейности торможения и деформации тел, грубо, 1200 /2 км в с = 600 с  то нагрев был очень неравномерный и происходил в результате многратных ударных волн в объеме луны 1 и луны 2, их отражения от границ объектов, интерференции и т.д. То есть — весьма сложная картина :) Но в целом, похоже, что область контакта действительно расплавилась.
    А вот, почему ориентирована по направлению на Землю.. Так, ведь получилась гантель, и пока она более-менее «округлилась», притяжение Земли ее и ориентировало вдоль большой полуоси. Навскидку, конечно.
    В общем, модель может быть правдой! Хотя, замечу, математика не доказывает верности физических явлений. Она их только описывает.
    ОтветитьНравится
  • Сергей Асташкин  5 августа, 09:12
    -- Достоточно и меньшего чтобы океаны лавы покрыли ВСЮ Луну. потому как миллиарды лет назад в ядре Луны была температура как на Земле — более 1000 С.. Тут «обычным» мышлением не поможешь сначала считают, потом думают — жестко по предложенной модели. при абсолютно неупругом ударе(модель авторов) лишь часть связанная с сохранением импульса будет "недополучена) , её легко оценить , это скорее всего на уровне ассиметрии орбиты Луны относительно Земли...
    ОтветитьНравится
  • Сергей Асташкин  5 августа, 09:14
    -- Дорохой товарищ Евтушенко , ваша оценка неправильна, всё элементарно: возьмите цифры прредложенные авторами и тупо поумножайте на кулькуляторе ..
    ОтветитьНравится
  • Александр Евтушенко  5 августа, 09:49
    -- Дорохой товарищ Асташки, ваша оценка неправильна, всё элементарно: возьмите цифры прредложенные авторами и тупо поумножайте на кулькуляторе ..
    ОтветитьНравится
  • Александр Вихров  4 августа, 20:01
    Фантазии всё это? Где это тело размером с Марс?
    ОтветитьНравится
  • Александр Зубарев  4 августа, 20:57
    http://ru.wikipedia.org/wiki/Теория_гигантского_столкновения
    ОтветитьНравится
  • Александр Привалов  4 августа, 21:02
    Где это тело размером с Марс?

    В Земле.

    ОтветитьНравится
  • Леонид Попов  4 августа, 21:28
    Оно стало частью нынешней Земли.
    ОтветитьНравится
  • Александр Зубарев  4 августа, 22:00
    А про Луну, похоже, забыли..
    ОтветитьНравится
  • Врэж Багратуни  4 февраля, 05:36
    Так есть шанс, что наша Земля мутант? Есть шанс, что у Земли обнаружатся два желтка (имею ввиду ядро Земли.), как у мутантных яйцев. Или по крайней мере ядра планет не совсем успели слиться.
    ОтветитьНравится
  • Антон Брандт  4 февраля, 05:44
    там ЧД, а не мутант. вы что не верите ЛА и его ТЛЭ?
    ОтветитьНравится
  • Никита Мезенцев  4 августа, 22:40
    Разве луна не должна была приобрести дополнительный вращательный момент? Почему мы все еще видим одну сторону?
    ОтветитьНравится
  • Василий Дорошев  4 августа, 23:35
    Луна представляет собой (если сильно утрировать) «гантелю» с центром тяжести где то посередине «ручки» гантели. Такое тело вращается вокруг Земли неустойчиво: качаясь «туда-сюда». За миллионы лет качания затухли и Луна сориентировалась так, что одна половинка гантели находится ближе к Земле, а ось «ручки гантели» всегда направлена к центру Земли. Об этом есть во многих книжках по астрономии.
    ОтветитьНравится
  • Сергей Асташкин  5 августа, 09:22
    -- Вообще говоря, то что Луна повёт=рнута к нам одной стороной говорит об этапе с вулканически Луной ...
    ОтветитьНравится
  • Никита Мезенцев  5 августа, 10:53
    То есть когда в луну что-то врежется, она еще покачается и опять стабилизируется?
    Спасибо.
    ОтветитьНравится
  • Сергей Асташкин  5 августа, 11:36
    -- Это в честь чего какое-то тело будет качаться..
    ОтветитьНравится
  • Виктор Бутрий  6 августа, 19:49
    Например, за счёт закона сохранения импульса и стабилизирующего действия приливных сил.
    ОтветитьНравится
  • Артём Гороховский  4 августа, 22:41
    как-то все мутно
    ОтветитьНравится
  • Александр Евтушенко  4 августа, 23:00
    ...С другой стороны, ударные волны, скорее, должны были раздробить большую часть прото-Луны. то есть, имела место «переукладка» материала. Возможно, с этим и связаны масконы и т.п. Интересно, конечно, было бы глянуть карту гравитационных аномалий :) Гравити рикавери, видимо, для того и предназначены?..
    ОтветитьНравится
  • Георгий Ратушный  4 августа, 23:34
    интересная версия. почему-то всегда считал, что обратная сторона в кратерах только из-за того, что она обратная. т.е. изначально вся луна была (сформировалась) гладкой, а затем постепенно бомбардировалась метеоритами. но вероятность для метеорита подлететь к луне со стороны Земли очевидно ниже, чем с противоположной стороны. просто из-за того, что первые наверняка раньше врежутся в землю
    ОтветитьНравится
  • Александр Евтушенко  5 августа, 00:18
    Очень хороший пример, как «здравый смысл» подсознательно заставляет ошибаться:) С Вашего разрешения, при случае, хотел бы использовать для наглядности.
    ОтветитьНравится
  • Георгий Ратушный  5 августа, 01:44
    конечно, используйте)
    но, хоть и частично, такой механизм же тоже должен работать? или ошибаюсь?
    ОтветитьНравится
  • Александр Евтушенко  5 августа, 09:58
    Наверное он почти незаметен. Я имел в виду, следующий психологический момент: земной наблюдатель воспринимает себя и пространство, которое ему доступно, как нечто БОЛЬШОЕ, ОЧЕНЬ большое. Которое загораживает маааленькую луну А с позиции селенита :) Земля маааенькая, и ничего не загораживает: А астероиды и прочий мусор летит со всех сторон, т.к. звздное небо для селенита поворачивается :) То есть, мне интересен пример именно как проявление скрытого антропоцентризма. Очень опасная штука :)
    ОтветитьНравится
  • Никита Мезенцев  5 августа, 10:56
    Но тем не менее — луна меньше. Поэтому такой эффект тоже имеет место, другое дело что шанс попадания метеорита в луну и в землю в принципе не большой. То есть не будет это влиять сильно...
    ОтветитьНравится
  • Юрий Новиков  5 августа, 12:23
    1. Прекрасно, «интуитивно» с точки зрения « Землянина» насмотревшегося на . модели типа — вокруг глобуса на расстоянии в пол метра крутится яблоко луна. Ощущение что от «большей половины» метеоритов Земля Луну с подветренной стороны защитит. В ее Земную гравитационную воронку почти все летящие с ее стороны камушки затянутся.
    А расчеты какой процент асимметрии показывают? :) доли процента?
    ОтветитьНравится
  • Александр Евтушенко  5 августа, 12:42
    Наверняка да. Но оценить — сложно. Нужно прикинуть, влияние не «сечения» Земли, а сферы, внутри которой искривление траектории малых тел достаточно для падения именно на Землю. Но некоторые, которые не должны были «попасть в Луну», будут туда направвлены Землей. :) В общем, такие штуки — старый хлеб баллистиков :) Именно баллистиков, а не астрономов. Очень серьезные ребята :)
    ...В подтверждение «серьезности». Когда NASA готовили Генезис, они с восторгом «продали» своего (?) математика, вьетнамца ..Ло (кажется так). Утверждали, что он чуть ли не первый разработал некеплеровские траектории (на самом деле — он создал метод расчета, разумно реализуемый). Математики-баллистики со всего мира (и наши — первые) отреагировали так, что через неск. дней NASA официально, с публикацией, извинилось за некачественную информацию :)
    ...В общем, тема орбит и траекторий....Этот «мёд» уже много раз съеден :) Хотя остается привлекательным из-за понятности базовых положений для широкой общественности. Так и хочется чего-нибудь придумать :)
    ОтветитьНравится
  • Александр Евтушенко  5 августа, 12:57
    ...Лично я о такой цифре не слышал. И, честно говоря, сомневаюсь, что кто-нибудь, именно в такой постановке, этим вопросом занимался. Если есть информация, было бы небезынтересно познакомиться.
    ОтветитьНравится
  • Врэж Багратуни  4 февраля, 05:44
    Так ведь пишут, что Юпитер в свою очередь сберёг Землю от массы метеоритов, притянув их на себя.
    ОтветитьНравится
  • Евгений Ишутинов  5 августа, 00:00
    Если бы имело место столкновение двух лун, то вокруг Земли образовались бы кольца из обломков и пыли как у Сатурна.
    ОтветитьНравится
  • Александр Евтушенко  5 августа, 00:07
    Кроме «как у..» -- аргументы есть?..
    ОтветитьНравится
  • Евгений Ишутинов  5 августа, 08:15
    Аргументов нет, но в предположении Георгия, что вся луна была гладкая ,тоже нестыковка, как могли появиться горы только на одной стороне?А какие аргументы есть что после столкновения земли с другой планетой образовалось только две луны, а не больше?
    ОтветитьНравится
  • Александр Евтушенко  5 августа, 10:04
    Больше конечно :) Только часть — потихоньку вытолкнуло за сферу земного притяжения, другая — дырок понаделала на земле и луне. Мат модель, говорит только об одном, такой процесс мог иметь место и не противоречит сегодняшним наблюдениям.
    ... А насчет кольца... Странно, скорее, что у гигантов они сохранились. Странно IMHO конечно :)
    ОтветитьНравится
  • Георгий Ратушный  5 августа, 18:38
    спасибо за пояснение, о таком аспекте не задумывался)
    ОтветитьНравится
  • Александр Митькин  5 августа, 09:19
    Было ли первое тело круглым и не вращалось ли оно вокруг своей оси несинхронно с Землёй? С какой бы стати ему вращаться синхронно на тот момент?
    Второе тело, на сколько я понял, было заметно легче первого. Как сказалось на нём притяжение? Могло ведь и раздробить.
    ОтветитьНравится
  • Сергей Асташкин  5 августа, 09:35
     — Вопрос интересный.. Все о нём думают.. В ударной модели появления Луны ясно, что наблюдался процесс подобный описанному, от огромной энергии удара -весь граничный ударному фронту материал — расплавился. КУсок ~ Луна был отделён от Земли . Удар должен был быть чуть скользящим — так, что часть энергии ушла на разгон Луны до скорости около 7 км/сек.Т.о. — можно придставить себе, что существенная часть ударного тела осталась в Луне. Самое интересное, что момент инерции в этом случае — относительно Земли может быть близок к нулю — т.е. — Луна может родится синхронной с Землёй . Но это также и означает, что существенная часть энергии ушла на её разгон .. В принципе можно посчитать модель ..
    ОтветитьНравится
  • Сергей Фролов  10 августа, 15:57
    Мне, кажется, все гораздо проще. Луна повернута к Земле одной стороной, следовательно влияние Земного притяжения на нее больше. Отсюда образованные приливными силами моря на Луне.
    ОтветитьНравится
  • Владимир Козюра  11 августа, 14:03
    Наиболее полное и логичное строение луны дано в книге Носова «Незнайка на луне». Особенно показателен спор двух ведущих ученых на эту тему: Стекляшкина и Звездочкина. Дело, конечно окончилось дракой....
    ОтветитьНравится
  • Виктор Новицкий  24 ноября, 17:41
    Вообще-то тенденция объяснять строение мира полубиблейскими катастрофами устарела. Зачем эти детские трюки, если и так понятно, что из-за притяжения Земли Луна должна иметь асимметричную форму, чем-то напоминающую форму кометы?

    Под воздействием гравитации ядро Луны смещено к Земле, а ближайшее к Земле полушарие имеет тонкую и более плотную металлизированную «океаническую» кору. Соответственно, обратная сторона имеет лёгкую и толстую керамическую «материковую» кору.

    Форма Луны промежуточна между сферой и кометой, то есть является формой яйца, обращённого острым концом к Земле. Соответственно видимый диаметр со стороны Земли кажется меньшим, чем с противоположной. Наверное так.

    ОтветитьНравится
  • Антон Куперблюм  24 ноября, 19:50
    «чем-то напоминающую форму кометы»
    я плакалъ

    з.ы. как жаль что тенденция писать о материях находящихся за гранью понимания никак не устареет.

    ОтветитьНравится