Природний супутник Землі являє собою досить незвичайний для Сонячної системи об’єкт. Днями вчені висунули нову теорію, що пояснює, яким чином Місяць потрапив туди, де він перебуває сьогодні, внісши деякі корективи в сучасну теорію гігантського зіткнення. Положення нової теорії 31 жовтня в своїй статті в журналі Nature виклала провідний автор дослідження професор Сара Стюарт з Каліфорнійського університету.
Розміри Місяця відносно великі порівняно з планетою, навколо якої вона обертається. Крім того, за своїм хімічним складом вона практично ідентична з Землею, за винятком деяких летких сполук, які зникли в далекому минулому. Це і відрізняє Місяць від будь-якого іншого великого об’єкта в Сонячній системі, пояснює Сара Стюарт. Вона підкреслює, що будь-яке інше тіло в Сонячній системі відрізняється за хімічним складом.
Традиційно теорія походження Місяця, яку можна прочитати в будь-якому класичному підручнику, звучить наступним чином. В кінці періоду формування Сонячної системи настала фаза «гігантського зіткнення», коли гарячі об’єкти розміром з планету стикалися один з одним. Об’єкт розміром з Марс зачепив інший космічний об’єкт, який в подальшому розвинувся в планету Земля. При цьому частина речовини була відкинута в космічний простір — з цього шматка і сформувався Місяць. При зіткненні Земля отримала значний приріст швидкості обертання, в результаті чого один оборот навколо своєї осі планета робила всього за 5 годин. Протягом тисячоліть Місяць віддалявся від Землі, а швидкість обертання планети сповільнювалася, у результаті чого до теперішнього моменту доба стала тривати 24 години.
Ця теорія була виведена науковцями в ході спостережень за нинішньою орбітою Місяця, взаємозв’язками обертального моменту системи Земля — Місяць і приливними силами між цими двома об’єктами.
Однак, ця традиційна теорія не позбавлена суперечностей і відкритих запитань. Одним з них є дивно схожий з Землею склад Місяця. Інший полягає в тому, що якщо б Місяць сформувався з речовини, що обертається навколо екватора Землі, то і її орбіта повинна була б обертатися відносно екватора. Однак нинішня орбіта Місяця нахилена на п’ять градусів відносно екватора, а це означає, що якась ще, не врахована цією теорією, енергія повинна вплинути на переміщення Місяця.
Професор Стюарт і її колеги (співробітниця американського Інституту SETI Матія Кук, Дуглас Гамільтон з Університету штату Меріленд і Саймон Лок з Гарвардського університету) розробили альтернативну модель, яка пояснює ці погрішності традиційної теорії.
У 2012 році Кук і Стюарт запропонували, що частина обертального моменту системи Земля — Місяць могла передатися системі Земля — Сонце. Це спровокувало більш енергійні зіткнення на початку процесу формування планет.
Відповідно до нової моделі, в результаті високоенергетичних зіткнень утворювалася велика кількість випаровуючої і розплавленої речовини, з якої і були сформовані Земля і Місяць. Земля в результаті цього процесу оберталася навколо своєї осі з двогодинним інтервалом, і вісь обертання була спрямована в бік Сонця.
Оскільки зіткнення могло б бути більш енергійним, ніж передбачає традиційна теорія, матеріал з Землі і об’єкта, що зіткнувся з нею, могли переміщатися, а Земля і Місяць були сформовані з одного і того ж матеріалу, то отже і їх хімічний склад був аналогічним.
По мірі уповільнення швидкості обертання за рахунок приливних сил, Місяць віддалялася від Землі, поки не досяг точки, званої точкою «переходу в площину Лапласа», коли сила впливу Землі на Місяць стала меншою, ніж гравітаційні сили Сонця. Це призвело до того, що частина обертального моменту системи Земля — Місяць була передана системі Земля — Сонце. Це суттєво не вплинуло на орбіту Землі навколо Сонця, але перевернуло Землю вертикально. У цей момент, як показує модель, побудована командою професора Стюарт, Місяць обертався навколо Землі під великим кутом, відносно екватора.
Протягом декількох десятків мільйонів років Місяць продовжував повільно віддалятися від Землі, поки не досяг другої точки переходу, переходу Кассіні, після якої кут нахилу орбіти Місяця відносно екватора Землі змінився приблизно на п’ять градусів.
Нова теорія елегантно пояснює особливості орбіти і хімічного складу Місяця, виходячи з єдиного гігантського зіткнення в самому початку. Ніяких додаткових проміжних кроків не було потрібно, щоб підштовхнути цей процес, стверджує професор Стюарт.