Нове дослідження ставить під сумнів популярну гіпотезу гігантського удару та пропонує розглянути альтернативний сценарій формування Місяця шляхом його гравітаційного захоплення Землею з подвійної системи малих тіл.
Одним із найбільших досягнень космічної програми «Аполлон» стало отримання місячних зразків, які дозволили зробити важливі висновки про хімічний склад та вік Місяця. Подібність між речовиною Місяця та Землі забезпечила гіпотезі гігантського удару довготривалу підтримку. Ця теорія стверджує, що Місяць утворився з матерії, викинутої в космос після зіткнення Землі з планетою розміром із Марс, яку назвали Тейєю. Однак в останні роки виникли сумніви щодо цієї гіпотези, зокрема через незвичну орбіту Місяця.
Місяць має орбіту, яка суттєво відрізняється від орбіт інших «рідних» супутників, що зазвичай обертаються в площині екватора своєї планети. Наприклад, Галілеєві супутники Юпітера демонструють чітку гармонію в своїх орбітах. Орбіта Місяця нахилена до екватора Землі під кутом від 18 до 28 градусів, але водночас майже збігається з площиною екліптики — площиною, в якій обертаються всі планети Сонячної системи навколо Сонця. Це «сонячне» спрямування орбіти викликає припущення, що Місяць міг з’явитися в системі Земля-Сонце не традиційним шляхом.
Нове дослідження астрофізиків із Університету Пенсільванії припускає, що Місяць міг бути захоплений Землею з подвійної системи малих тіл. У цьому сценарії, пара небесних тіл, подібна до системи Плутон—Харон, проходила поблизу Землі. Якщо їхня відносна швидкість була достатньо низькою, гравітація Землі могла захопити одне з тіл, у той час як інше було б викинуте в космос.
Моделювання показало, що таке захоплення могло б спричинити формування спочатку витягнутої орбіти, яка з часом ставала б круговою. Поступове віддалення Місяця від Землі, яке спостерігається і зараз (приблизно 3,8 см на рік), підтверджує цю гіпотезу. У віддалених точках своєї орбіти Місяць зазнає конкуренції між гравітаційним впливом Землі та Сонця, що додатково пояснює його унікальну орбітальну динаміку.
Автори дослідження також навели приклад супутника Нептуна Тритона, який, як вважається, був захоплений із Поясу Койпера — області Сонячної системи, де подвійні системи є відносно поширеним явищем. Вчені зазначають, що Земля теоретично могла б захопити і більш масивне тіло, наприклад, розміром із Марс, але така орбіта була б нестабільною. Місяць, з його поточними характеристиками, є найбільш імовірним кандидатом для стабільного гравітаційного захоплення.
Однак ця гіпотеза має виклики. Аналіз співвідношення ізотопів різних елементів на Місяці та Землі демонструє майже ідентичні результати, що вказує на спільне походження їхньої речовини. Наприклад, співвідношення ізотопів водню та інших елементів суттєво відрізняється від інших небесних тіл Сонячної системи, але збігається між Землею і Місяцем. Це ускладнює пояснення захоплення, адже за такого сценарію Місяць мав би ізотопно відрізнятися.
Цей факт також ставить під сумнів і традиційну гіпотезу Тейї, адже викинута після зіткнення речовина, імовірно, мала б містити матеріали із зовнішнього шару Тейї, які відрізнялися б від земних. У 2007 році російський фізик запропонував альтернативну теорію, яка пояснює спільний ізотопний склад Землі й Місяця. Однак ця гіпотеза ще потребує додаткового вивчення.
Таким чином, хоча гіпотеза гравітаційного захоплення Місяця не дає остаточних відповідей, вона пропонує нову перспективу у вивченні його походження. Подальші дослідження, зокрема аналіз інших подвійних систем у Сонячній системі, можуть надати нові докази на користь цієї теорії або, навпаки, її спростувати.