Розгадка походження Місяця.
Найбільш популярна гіпотеза появи Місяця говорить: вона народилася, коли на зорі життя Сонячної системи тіло розміром з Марс врізалося в молоду Землю. Але до сих пір вчені не могли відповісти на просте запитання - звідки взявся цей космічний «молоток»? Під популярністю гіпотези ми розуміємо те, що її дотримується більшість вчених, і неофіційно вона визнана найбільш правдоподібним і обгрунтованим варіантом народження нашого нічного «світильника». Хоча й інші варіанти є.
Отже, стався страшний удар. Розплавлене залізне ядро «планети-молотка» опустилося до ядра Землі (або прото-Землі, якщо врахувати, що відбувалося все 4,5 мільярда років тому, коли наша планета тільки-тільки сформувалася і була не такою, як зараз). Більш легкі кам'яні осколки мантій двох планет сформували кільце, з часом злилося в Місяць, що зібралася, мабуть, навколо найбільшого такого уламка. Місяць, до речі, спочатку, була в 20 разів ближче до Землі, ніж тепер, і поступово віддалилася до її нинішнього становища.
Цю гіпотезу «Великого сплеску» (Big Splash) або «Великого удару» (Big Impact) запропонували американські астрофізики Ел Камерон (Al Cameron), Вільям Вард (William Ward), Вільям Хартманн (William Hartmann) і Дональд Девіс (Donald Davis) ще в 1975 році. З тих пір вчені знайшли багато свідчень на користь такого сценарію. Наприклад, це прекрасно пояснює, чому Місяць не містить по суті ніякого заліза. Тільки є одна проблема - тіло, яке зіткнулося з Землею. Звідки воно взялося?
Річард Готт (Richard Gott) і Едвард Белбрано (Edward Belbruno) з університету Прінстона (Princeton University) вирішили загадку, що мучила вчених чверть століття, заодно давши цікаву деталь для проблеми пошуку позаземного життя. Але про все по порядку. Знайдені «ключі» припускають, мабуть, неможливе розташування загадкового «молотка». Один такий «ключ» - порівняння складу Землі і Місяця. Космологи впевнені, що пиловий диск, від якого утворилися планети, мав різний склад на різній відстані від Сонця.
Ще одна молода планета розміром з Марс, здається, мала б інший склад у порівнянні з тодішньою Землею. При ударі все змішалося б і, досліджуючи земні і місячні скелі, ми повинні бачити сліди принципово інших порід. Але цього немає, каже містер Готт. Взяти, наприклад, кисень. Є ізотопи кисень-16, -17 і -18. Їх взаємна пропорція - як унікальний «відбиток пальців» планети. Моделювання «Великого сплеску» передбачає, що «відбиток пальців» кисню Землі буде дуже відмінними від місячного. А вони в значній мірі близькі.
Це призводить вчених до висновку, що тіло, які вдарилося в Землю і створило Місяць, сформувалося точно на тій же відстані від Сонця, що і Земля. Це також видно з комп'ютерного моделювання народження Місяця, яке показує, що «молоток» вразив нашу планету на відносно низькій швидкості і не точно лоб в лоб, а кілька по дотичній. Ось тут-то виникає проблема - де ж ця планета зуміла «відсидітися», коли створювалася Сонячна система, щоб дорости до розмірів Марса?
Адже прийнята теорія народження планет говорить, що вони поступово «зросталися» від пилу і уламків, притягнутих гравітацією. А це процес, при якому «багаті» стають «багатшими», а «бідні» - «біднішими», тобто, «молоток» повинен був бути «прочитаний» прото-землею перш, ніж він міг би досягти суттєвої маси.
Відповідь геніально простий. У Сонячній системі є два місця, які підходять під цю теорію. Це точки «Лагранж-4» і «Лагранж-5», існування яких розрахував французький математик Жозеф Луї Лагранж в 1772 році. Вони знаходяться на орбіті Землі, але на 60 градусів позаду і попереду нашої планети, якщо говорити про її русі по колу. У цих точках всі сили в системі Земля - Сонце врівноважують один одного. І будь-які повільні камені, яким трапилося потрапити туди, опиняються в пастці, немов в міжпланетному Саргасовім море.
В одній з цих точок цілком могла колись сформуватися планета завбільшки з Марс, яка зверталася б навколо Сонця по тій же орбіті, що і Земля. Коли ця загадкова планета досягла великої маси, гравітаційні обурення з боку інших планет (головним чином - Юпітера), врешті-решт, розгойдали її і вигнали з точки Лагранжа. У своїх комп'ютерних моделях, Готт і Белбрано розрахували подальший перебіг подій. І, на диво, вони знайшли, що фактично ніщо не може запобігти фатальне зіткнення «молотка» з Землею. Воно просто закономірно.
При цьому в чверті змодельованих зіткнень в результаті формується тіло - точь-в-точь - Місяць. Найцікавіше наслідок зі сценарію Готта і Белбрано - його величезне значення для наших перспектив по виявленню позаземного життя. Справа в тому, що Земля має найбільшу місяць в порівнянні з її власним розміром з усіх планет Сонячної системи (не рахуючи далекого холодного Плутона). І така гігантська місяць був важлива для розвитку життя.
Без Місяця вісь нашої планети відчувала б куди більші довгострокові коливання, що викликало б серйозні зміни в кліматі з сумними наслідками для життя. Гравітація Місяця згладжує такі коливання, роблячи клімат стабільніше. Крім того, припливи, створені Місяцем (а вони в три рази більше, ніж викликані Сонцем), зіграли ключову роль, по-перше, для самого зародження життя, а по-друге, пізніше, для її виходу на сушу.
А тепер виходить, що виникнення великої місяця у планети в який-небудь зоряній системі - подія дуже ймовірне, а не виняткове, як вважали космологи раніше. Готт і Белбрано навіть вважають, що планетарні системи, де дві або більше планет земного типу мають такі великі місяця - повинні бути звичайною справою в Галактиці. А значить, наші шанси на зустріч братів по розуму - підвищуються, до того ж, стає ясно, які системи нам потрібно шукати.