Нестыковки в гипотезе возникновения Луны: как зародился спутник Земли?

Гипотезу о мегастолкновении Земли и планеты Тейи выдвинули американцы Хартман и Дэвис в 1975 году. В те далекие времена в Солнечной системе было известно два типа спутников: те, что радикально меньше своих планет (Фобос и Деймос около Марса, спутники газовых и ледяных гигантов), и Луна. Она была единственным спутником, масса которого составляла более процента от массы ее планеты.Странность Луны требовала нестандартного объяснения, откуда она взялась. Прежние догадки были несколько наивными и легко опровергались. Например, сын Чарльза Дарвина предполагал, что когда-то Земля вращалась быстрее и от нее отвалился громадный кусок. Эта и ей подобные гипотезы плохо объясняли то, что железное ядро Луны в сравнении с Землей небольшое, а воды там, как считалось, нет.

На самом деле, на тот момент вода в лунной породе уже была обнаружена: она содержалась в грунте (реголите), доставленном на “Аполлонах”. Находку списали на земные загрязнения или метеориты. Показания детекторов ионов, зафиксировавших воду рядом с “Аполлонами”, также списали на земное загрязнение. Ученые отвергали эмпирические факты, поскольку те не стыковались с тогдашними теориями происхождения Луны.

Во всех этих теориях Луна сперва расплавлялась, из-за этого она должна была потерять воду. Наука того времени предполагала только один вариант попадания воды на Луну — с кометами. Но в кометной воде другое соотношение водорода и его тяжелой разновидности — дейтерия, а в воде, найденной на Луне американцами, соотношение этих изотопов было таким же, как на Земле. Несоответствие проще всего было объяснить загрязнением.

Однако оставалось непонятно, почему в реголите содержится меньше титана и других сравнительно тяжелых элементов. Тогда-то родилась гипотеза мегаудара (мегаимпакта). По ней, 4,5 млрд лет назад древняя планета Тейя столкнулась с Землей, и сверхмощный удар выбросил в космос обломки обеих планет — из них со временем сформировалась Луна. Верхние слои Земли содержат мало тяжелых элементов, потому что большая часть опустилась вниз, в ядро и нижние слои магмы. Якобы этим обусловлено отличие лунного грунта.

Пилотируемый космический корабль “Аполлон-8”

Получалось, что земной спутник был не первичным, как, например, у Юпитера, а вторичным — вдобавок снимался вопрос о том, почему масса Луны так велика в сравнении с массой самой Земли. Также гипотеза американцев объясняла, почему на Луне совсем нет воды: при столкновении планет обломки должны были разгореться до тысяч градусов — вода просто испарилась и улетела в космос. Другое дело, что после полетов “Аполлонов” представление о безводной Луне было упорным игнорированием фактов.

Гипотеза выглядела просто отлично целых три года. Но уже в 1978 году был открыт Харон — спутник Плутона. Если Луна по массе в 80 раз уступает Земле, то Харон легче Плутона всего в девять раз. Получалось, в Луне нет ничего уникального. Появились сомнения: крупные планеты, скорее всего, сталкиваются слишком редко, чтобы появилось столько больших спутников.

Новые неудобства принес анализ лунных пород в лабораториях и первые данные по метеоритам инопланетного происхождения. Выходило, что изотопно Луна неотличима только от Земли, а все остальные планеты Солнечной системы явно другие. Как это получилось, если в составе Луны якобы есть вещество другой планеты — гипотетической древней Тейи? Чтобы объяснить противоречие, гипотезу мегаудара доработали: местом рождения Тейи стали считать… земную орбиту — поэтому-то изотопный состав обеих планет одинаков. В одном месте сформировалось сразу две планеты, которые потом столкнулись.

Но было непонятно, почему на земной орбите планет возникло две, а на орбитах других планет системы — по одной. Добавили проблем и геологи. Возник еще один вопрос: если мегастолкновение двух планет раскалило Землю и ее обломки, откуда на планете вообще взялась вода? По всем расчетам она должна была испариться.

Теория мегаудара уже стала крайне популярной, отказываться от нее не хотели, поэтому была выдвинута идея, что вода на Земле появилась позже — ее принесли кометы, падавшие на планету миллиарды лет. Но вскоре обнаружилось, что соотношение изотопов водорода и кислорода в кометной воде сильно отличается от земной. Более похожа на земную вода с астероидов, но на них ее очень мало, то есть быть источником наших океанов они не могут.

Наконец, в XXI веке на Луне стали находить следы воды. А когда сторонники мегаударной гипотезы предположили, что воду эту принесли кометы, то голландские геологи показали, что лунные породы вообще не могли образоваться в нынешнем виде без присутствия воды с самого начала образования спутника. Усугубили ситуацию российские астрономы: по ним, типичное столкновение кометы с Луной ведет к вылету более 95% воды обратно в космос.

Лучше всего ситуацию отразила статья 2013 года с говорящим заголовком “Импактная теория вымоталась”.