Терри Пратчетт - Наука Плоского Мира

Луна находится на расстоянии около четверти миллиона миль (400 000 км) от Земли. Ее плотность в среднем меньше плотности Земли, однако близка к плотности Земной мантии — возможно, это не совпадение. Луна всегда повернута к Земле одной и той же стороной, если не брать в расчет небольшие колебания. Темные пятна на ее поверхности называются лунными морями, хотя и совсем не похожи на моря Земные. Они представляют собой каменистые равнины, которые когда-то в расплавленном виде растеклись по поверхности Луны, как лава, извергнутая вулканом. Почти все кратеры являются метеоритными, то есть образовались в результате столкновения метеоритов с Луной. Их довольно много, так как в космическом пространстве находится множество каменных глыб. Атмосфера могла бы защитить Луну от метеоритов, так как при трении они бы нагревались и сгорали, но у Луны атмосферы нет. Это также означает, что на Луне нет и погоды, которая могла бы разровнять поверхность кратеров. Атмосфера Земли — это весьма надежный щит, но все же когда геологи нашли следы метеоритов на Земле, они обнаружили остатки 160 ударных кратеров, что само по себе интересно, так как значительная часть этих кратеров исчезает под воздействием ветра и дождей. Мы вернемся к этой теме в разговоре о динозаврах.

Современная Луна всегда обращена к Земле одной и той же стороной — это означает, что период ее обращения вокруг своей оси составляет один месяц, как и время полного оборота вокруг Земли. (Если бы Луна не вращалась, она всегда была бы обращена в одну сторону, но только не по отношению к Земле. Представьте, что кто-нибудь ходит вокруг вас и все время смотрит на север. Тогда вы не будете видеть его лицо в течение всего движения, а сможете рассмотреть его со всех сторон). Но так было не всегда. В течение сотен миллионов лет в результате приливов и отливов скорость вращения как Земли, так и Луны уменьшалась. Равновесие наступило, когда вращение Луны вокруг оси синхронизировалось с ее вращением вокруг Земли. Кроме того, раньше Луна находилась ближе к Земле, но с течение времени все больше и больше отдалялась от нее.

В период с 1600 по 1900 годы три теории происхождения Луны успели набрать популярность и затем выйти из моды. Согласно первой, Луна образовалась вместе с Землей из того же пылевого облака, что и вся Солнечная система — Солнце, планеты, спутники, целый шар из воска… ну или камня, не важно. Как и первые теории происхождения Солнечной системы, эта теория пала жертвой закона сохранения вращательного момента. Если бы Луна действительно образовалась из пылевого облака, скорости вращения как Луны, так и Земли были бы меньше наблюдаемых. (Ранее мы ввели вас в заблуждение, сказав, что теория пылевого облака объясняет происхождение спутников. Это так для большей части спутников, но наша загадочная Луна — исключение. Как видите, это очередная «ложь для детей» — теперь вы готовы к более сложному объяснению).

Вторая теория утверждала, что Луна — это отделившаяся часть Земли, которая, возможно, была выброшена в космос, когда Земля находилась в расплавленном состоянии и вращалась слишком быстро. От этой теории быстро отказались, так как никто не смог найти правдоподобную причину, по которой расплавленная Земля могла отторгнуть нечто, хотя бы отдаленно похожее на Луну — даже после охлаждения.

Наконец, третья теория состояла в том, что Луна возникла в другом месте Солнечной системы и блуждала по космосу, пока не попала под влияние силы притяжения Земли и уже не смогла освободиться. Теория была довольно популярна, несмотря на то, что гравитационный захват — операция чрезвычайно тонкая. Это почти то же самое, что попасть шариком для гольфа в лунку так, чтобы он кружился на ее краю, не падая. Чаще всего шарик либо падает на дно (то есть сталкивается с Землей), либо делает то, с чем любой к собственному ужасу сталкивался любой гольфист: на долю секунды залетает внутрь, а затем вылетает обратно (то есть пролетает мимо планеты без захвата).

Лунные образцы, доставленные кораблями «Аполлон», сделали происхождение Луны еще более загадочным. В некотором отношении горные породы Луны и Земли удивительно похожи друг на друга, но этого все же недостаточно для пересмотра теории о происхождении двух небесных тел из одного пылевого облака. Лунные образцы похожи не на горные породы Земли в целом , а только на ее мантию. Современная теория, предложенная в начале 1980-х, состоит в том, что Луна когда-то была частью Земной мантии. Но отделилась она не из-за вращения Земли. Около четырех миллиардов лет тому назад небесное тело размером с Марс зацепило Землю, в результате чего фрагмент мантии оказался в космосе. Компьютерные расчеты показывают, что при подходящих условиях такой удар может вырвать приличную часть мантии и в некотором смысле размазать ее по окружающему пространству. На это требуется около 13 минут (ну разве не молодцы эти компьютеры?). Впоследствии расплавленная мантия образует кольцо из камней различного размера. Некоторые из них собираются вместе, образуя огромную глыбу, или прото-Луну, к которой затем притягивается большая часть осколков. Оставшиеся осколки некоторое время продолжают движение, но в течение 100 миллионов лет почти все они из-за силы притяжения падают либо на Луну, либо на Землю.

Первые модели, подтверждающие эту теорию происхождения Луны, имели ряд общих недостатков; в частности, для достижения правильного вращательного момента Луны удар должен был произойти достаточно рано по сравнению со временем формирования самой Земли. Если бы это действительно было так, то в результате последующих ударов и на Земле, и на Луне образовались бы значительные запасы железа. Однако на Луне (или в ее недрах) железа очень мало. Более поздние исследования разрешили эту проблему, показав, что подходящий вращательный момент мог быть достигнут и при более позднем столкновении. Но они также предсказывают, что около 80 % небесного тела, столкнувшегося с Землей, должно было стать частью Луны. Так что если Луна близка к Земной мантии, это тело также должно быть на нее похоже.

Это следствие, возможно, ставит под сомнение саму теорию, поскольку изначально именно сходство Лунных образцов с мантией Земли требовало объяснения — именно так возникла гипотеза о происхождении Луны в результате «гигантского столкновения». Любое объяснение сходства между ударившим по Земле объектом и ее мантией, например, «он возник на том же расстоянии от Солнца, что и Земля», подойдет и для объяснения Луны и без вспомогательного небесного тела. Возможно, и Земля, и Луна являются частями большего объекта, отколовшимися после его соударения с чем-то другим .