Следы сходятся в космосе

 

Тайна рождения Луны

 

Наличие у нашей планеты спутника – Луны – представляет серьезное затруднение для существующих космогонических теорий. В 1879 году геофизик Джордж Дарвин, сын великого биолога, изучая приливную эволюцию системы Земля – Луна, пришел к выводу, что большая полуось лунной орбиты увеличивается. Просчитав эти изменения в обратной последовательности до среднего расстояния между телами в 15 земных радиусов, Джордж Дарвин предположил, что когда‑то Луна выделилась из быстро вращающейся, потерявшей устойчивую форму Земли. Сейчас специалисты считают эту гипотезу неприемлемой: момент количества движения системы Земля – Луна даже при учете действия солнечных приливов недостаточен для того, чтобы в прошлом могла возникнуть вращательная неустойчивость Земли. Кроме того, при отделении Луны ее первоначальная орбита должна была лежать в плоскости земного экватора, а, как показывают расчеты, современная лунная орбита несовместима с экваториальной в прошлом.

Согласно другой гипотезе, Луна сконденсировалась из пылевого и газообразного вещества в окрестностях Земли. Но исследования истории лунной орбиты противоречат и этой гипотезе. Если Луна сконденсировалась на расстоянии не больше 10 земных радиусов от Земли, то ее первоначальная орбита должна лежать в экваториальной плоскости нашей планеты, а это, как сказано, несовместимо с современной ориентацией лунной орбиты. Если бы Луна сконденсировалась на расстоянии больше 30 земных радиусов, то ее орбита лежала бы с самого начала и до настоящего времени в плоскости эклиптики, а это тоже не так. В промежуточной же зоне от 10 до 30 радиусов частицы не могут концентрироваться вблизи одной плоскости, и это делает необъяснимым образование здесь такого крупного тела, как Луна. Наконец, время, в течение которого орбита эволюционирует от любого первоначального состояния до современного, по крайней мере в несколько раз меньше возраста Земли.

Давно высказывалась, но не принималась всерьез гипотеза о захвате Луны Землей, теперь возврат к ней стал обоснованным. Главное возражение против возможности такого захвата следующее. Считается, что приливное взаимодействие увеличивает эксцентриситет лунной орбиты, а поскольку в настоящее время он мал (0,055), то Луна должна была оказаться захваченной сразу на круговую орбиту, что крайне маловероятно. Однако пока нет достаточно строгого обоснования этого возражения, и не исключено, что дальнейшее уточнение наших сведений о Земле и Луне приведет к противоположному выводу: сильно вытянутая орбита захваченной Луны на первой стадии приливной эволюции округляется вследствие очень интенсивного рассеяния энергии. Последнее обусловлено большими деформациями тел при сильном сближении их в перигее. Пока специалисты будут искать окончательное решение вопроса, обратим внимание на другие интересные особенности, которые трудно объяснить с точки зрения единства происхождения Луны и Земли.

Для Земли Луна слишком велика. Лунный диаметр равен 0,27 земного, а масса – 1/₈₁ земной. У остальных планет Солнечной системы относительные размеры спутников во много раз меньше. Среди них самый крупный спутник Сатурна – Титан. Диаметр и масса Титана по отношению к Сатурну составляют соответственно 0,043 и 1/₄₇₀₀. Примерно таково же отношение суммарной массы всех спутников к массе планеты. Правда, относительные размеры Тритона, спутника Нептуна, несколько больше, но о Тритоне будет особый разговор.

Ввиду исключительного соотношения размеров Земли и Луны более правильно назвать эту пару двойной планетой.

 

Таблица 1

Планеты и спутники – Плотность (г/см³)

 

Меркурий – 5,7

Земля – 5,515

Марс – 3,99

Луна – 3,33

Ио (1‑й спутник Юпитера) – 3,22

Европа (2‑й спутник Юпитера) – 3,15

 

Но вызывает удивление большое несходство членов этой семьи в другом отношении: средняя плотность Земли – 5,515, а Луны – 3,33. Дело в том, что в Солнечной системе плотность планет постепенно убывает по мере удаления их от Солнца, как видно из таблицы 1. В ней не указаны планеты‑гиганты типа Юпитера, а также Венера, потому что у этих планет очень мощная атмосфера и истинного диаметра твердого тела мы не знаем. Современные космогонические теории убедительно объясняют эту закономерность давлением излучения Солнца на вещество газового или газо‑пылевого облака, из которого сконденсировались планеты. Малая плотность Луны была бы закономерной, если бы она образовалась где‑нибудь за орбитой Марса, но, чтобы объяснить такую плотность в поясе земной орбиты, надо найти какой‑то особый механизм формирования Луны. Вряд ли аномалия обусловлена малым размером этого небесного тела: Меркурий превосходит Луну в диаметре всего в 1,37 раза, а плотность его больше земной в полном согласии с общей закономерностью.

Известная аномалия наблюдается и в форме Луны: полярное сжатие и вытянутость по направлению к Земле не соответствуют нынешним условиям движения нашего спутника.

Если гипотеза о захвате Луны заслуживает серьезного внимания, то следует пристальнее присмотреться к возможным следствиям и сопутствующим обстоятельствам этого важного космического события. Прежде всего обратим взор к нашей планете.

 

Подвижные континенты

 

На Земле есть свои труднообъяснимые загадки. Легко заметить, что существует большое сходство в очертаниях западного и восточного берегов Атлантического океана. На этом основании Вегенер высказал в 1912 году гипотезу о том, что Американский материк составлял некогда одно целое с Европой и Африкой. По каким‑то причинам древняя материковая глыба раскололась, и часть ее переместилась к западу, сминая перед собой земную кору в складки, образующие ныне горную систему Анд – Кордильер и океанскую впадину вдоль западных американских берегов. В 1965 году группа английских исследователей выполнила расчетным путем сближение континентов на сфере, приняв в качестве их границ контуры прибрежных материковых отмелей. «Стыковка» получилась хорошей. Кроме того, горный хребет, протянувшийся по дну Атлантического океана от полюса к полюсу, повторяет те же характерные очертания линии разлома.

Отделение обеих Америк нельзя рассматривать как изолированное явление. Сдвиг материков, породивший океанскую впадину на востоке, неизбежно должен быть связан с крупными деформациями земной коры на западе. Геофизики обнаружили, что в некоторых районах Тихого океана кора имеет материковую структуру. Не погрузился ли здесь на дно древний континент?

Деформации такого масштаба, меняющие лик планеты, сопряжены с заметным изменением момента инерции Земли, а это значит, что могла измениться ее ось вращения или положение земной поверхности относительно оси; в таком случае в полярных областях оказались те районы, которые прежде были далеки от полюса. Вспомним, что на Шпицбергене и в Антарктиде имеются залежи каменного угля, образованные древней тропической растительностью. А по данным палеомагнетизма, магнитные полюсы нашей планеты бывали в прошлом вблизи современного экватора. Пока не доказано, что магнитные полюсы должны располагаться вблизи географических, но не доказано и противное. Характер и причины крупных перемен на земной поверхности – сейчас центральная спорная проблема геологии. Зарубежные исследователи отстаивают гипотезу дрейфа континентов, советские геологи считают ее неубедительной. Критические замечания касаются главным образом предполагаемых причин дрейфа, среди которых наиболее популярна идея переноса материков конвекционными течениями в мантии Земли.

Гипотеза о захвате Луны решает эту проблему. Сейчас Луна своим притяжением вызывает приливные явления: колебания уровня Мирового океана и даже литосферы – каменной оболочки (около полуметра). Если бы Луна оказалась к нам в несколько раз ближе, чем теперь, то приливные силы, величина которых обратно пропорциональна кубу расстояния, возросли бы в сотни раз. Пожалуй, этого достаточно, чтобы деформации литосферы стали катастрофическими. Надо ожидать, что в случае захвата Луны ее первичная орбита имела большой эксцентриситет и, следовательно, перигейное расстояние вполне могло быть в несколько раз меньше современного. Под действием приливных сил вспучивались одни участки коры, например Центральная Азия, опускались другие (Тихий океан) и раскалывались материковые глыбы. Эти деформации поглотили избыток энергии, связанный с переходом Луны на орбиту земного спутника, и обусловили в дальнейшем уменьшение ее эксцентриситета. В ходе эволюции орбиты Луна увлекала своим притяжением подвижные обломки – Американские материки – к западу.

Приобретение крупного спутника должно было сказаться на движении Земли, изменить ее календарь. Во‑первых, могло измениться расстояние от Земли до Солнца (по‑видимому, незначительно, в пределах 10 процентов), во‑вторых, длительность земных суток.