Теория гигантского столкновения


Теория гигантского столкновения
Один из вариантов Гигантского столкновения. Вид с южного полюса Солнца.

Тео́рия гига́нтского столкнове́ния (англ. Giant impact hypothesis, употребляется также термин «Модель мегаимпакта»[1][2]) — в настоящее время господствующая теория формирования Луны в результате столкновения молодой Земли и объекта, по размерам сходного с Марсом. Этот гипотетический объект иногда называют Тейя в честь одной из сестёр-титанид, матери Гелиоса, Эос и Селены (луны).

Данные, полученные в рамках миссии «Аполлон», согласно которым соотношение изотопов титана в лунных образцах совпадает с земным, требуют пересмотра существующих моделей формирования Луны с учётом изотопной однородности. На данный момент существует несколько модификаций теории столкновения, которые позволяют объяснить эту однородность. В частности, Тейя могла быть массивнее, чем считалось до сих пор, или Луна могла остывать дольше[3].

Доказательствами справедливости этой гипотезы считаются: образцы лунного грунта, указывающие на то, что поверхность Луны когда-то была расплавленной, и то, что Луна, по-видимому, имеет относительно малое ядро из сернистого железа, а также свидетельства подобных столкновений в других звездных системах.

Однако, осталось несколько вопросов, связанных с этой гипотезой, которые так и не получили объяснения. К их числу можно отнести: отсутствие в лунных образцах ожидаемого процентного содержания летучих элементов, окисей железа или сидерофильных элементов, а также отсутствие доказательств того, что Земля когда-то имела океаны магмы, подразумеваемые этой гипотезой.

Впервые теорию гигантского столкновения выдвинули Уильям К. Хартманн и Дональд Р. Дэвис в 1975 году в статье, напечатанной в журнале «Icarus».

Содержание

Сценарий столкновения

Орбита луны за последние 4.57 миллиарда лет

4,533 миллиарда лет назад, вскоре после формирования, Земля столкнулась с протопланетой Тейя — близкой по размеру к Марсу[источник не указан 638 дней] (примерно 1/10 массы Земли). Удар пришёлся не по центру, а под углом (почти по касательной). В результате большая часть вещества ударившегося объекта и часть вещества земной мантии были выброшены на околоземную орбиту. Из этих обломков собралась прото-Луна и начала обращаться по орбите с радиусом около 60 000 км. Земля в результате удара получила резкий прирост скорости вращения (один оборот за 5 часов) и заметный наклон оси вращения.

Из компьютерной модели этого события был сделан вывод, что Луна приобрела свою сферическую форму в период от одного года до ста лет после столкновения[источник не указан 638 дней].

Свидетельствуют о таком столкновении собранные экипажами космических аппаратов «Аполлон» образцы лунных пород, которые по составу изотопов кислорода почти идентичны веществу земной мантии[источник не указан 638 дней]. При химическом исследовании этих образцов не обнаружено ни летучих соединений, ни лёгких элементов; предполагается, что они были «выпарены» при чрезвычайно сильном нагреве, сопутствовавшем образованию этих пород. Сейсмометрией на Луне были измерены размеры её железо-никелевого ядра, которое оказалось меньше, чем предполагается другими гипотезами образования Луны (например, гипотезой одновременного формирования Луны и Земли). В то же время, такой малый размер ядра хорошо вписывается в теорию столкновения, в которой считается, что Луна сформировалась в основном из выброшенного при ударе более легкого вещества мантии Земли и столкнувшегося с нею тела, в то время как тяжёлое ядро этого тела погрузилось и слилось с ядром Земли.

Помимо самого факта существования Луны, теория объясняет и дефицит в земной коре фельзических («светлых») и промежуточных пород, которых недостаточно для полного покрытия поверхности Земли. В результате мы имеем материки, состоящие из относительно лёгких фельзических пород, и океанские бассейны, состоящие из более тёмных и тяжёлых металлосодержащих пород. Такая разница в составе пород, при наличии воды позволяет функционировать системе тектонического движения литосферных плит, образующих земную кору.

Также предполагается, что наклон земной оси и само вращение Земли — результат именно этого столкновения.

Тейя

Тейя сформировалась в точке Лагранжа L4, затем перешла на хаотическую орбиту, приблизилась к Земле и столкнулась с нею. Одна «петля» орбиты занимает один год. Земля показана неподвижной (вращающаяся система отсчета)

По мнению некоторых[кого?], столкновение тела марсовых размеров с Землёй под таким углом, чтобы не разрушить планету, в сочетании с возникшим «удачным» углом наклона оси Земли (который обеспечивает смену времени года), плюс создание условий для мощной литосферной тектоники (которая обеспечивает воспроизводство «углеродного цикла»), — всё это может являться доводом в пользу малой вероятности возникновения жизни вообще, и, соответственно, крайне малой вероятности существования жизни в ближайших областях Вселенной. Эта гипотеза получила название «гипотеза уникальной Земли» (Rare Earth).

Однако в вышедшей в 2004 году статье Эдвард Белбруно и Ричард Готт предположили, что столкнувшаяся с Землёй гипотетическая протопланета Тейя могла сформироваться в одной из точек Лагранжа системы Земля-Солнце — L4 или L5, а затем перейти на беспорядочную орбиту, например в результате гравитационных возмущений со стороны других планет, и ударить Землю на более-менее низкой скорости.

Такой механизм существенно повышает вероятность встречи небесного тела с Землёй при требуемых параметрах столкновения. Моделирование, проведённое в 2005 году д-ром Робин Кэнап, показало, что спутник Плутона Харон мог также образоваться около 4,5 миллиардов лет назад от столкновения Плутона с другим телом из пояса Койпера, диаметром от 1600 до 2000 км, которое ударило планету на скорости 1 км/с. Кэнап предполагает, что такой процесс формирования спутников планет мог быть обычным делом в молодой Солнечной системе. Такие планеты на нестабильных орбитах пропадают очень быстро после возникновения планетной системы, и вращение нынешних планет может объясняться этим механизмом.

В таком случае «гипотеза уникальной Земли» сводится лишь к нужному положению планеты в нашей звездной системе, большому количеству жидкой воды на поверхности, тяжёлому спутнику на низкой орбите, создающему гигантские приливы и перемешивающему их содержимое в течение миллиарда лет[источник не указан 103 дня].

См. также

Происхождение Луны — сравнительный обзор выдвигавшихся гипотез происхождения Луны.

Литература

Ссылки

Примечания

  1. Витязев А. В., Печерникова Г. В., Сафронов В. С. Планеты земной группы. — Наука. — М., 1990. — С. 200-201. — ISBN 5-02-014070-8
  2. Левин А. Прекрасная Селена
  3. Гипотезу ударного формирования Луны поставили под сомнение


Wikimedia Foundation. 2010.

Смотреть что такое "Теория гигантского столкновения" в других словарях:

  • Теория Гигантского Столкновения — …   Википедия

  • Теория Гигантского столкновения — …   Википедия

  • Гигантского столкновения теория — …   Википедия

  • История Земли — Геологическое время в виде диаграммы, изображающей относительные размеры эпох в истории Земли …   Википедия

  • Гипотеза уникальной Земли — Гипотеза уникальной Земли  предложенный ответ на парадокс Ферми, который объясняет, почему появление такой планеты, как Земля, следует считать очень маловероятным. Вместе с допущением о необходимой предпосылке появления высокоразвитых форм… …   Википедия

  • Происхождение Луны — По современным данным во многих отношениях Луна весьма отличается от Земли, в первую очередь, химическим составом: практически нет воды (хотя в приполярных областях обнаружены заметные запасы льда[1]), малое содержание летучих элементов и… …   Википедия

  • Гипотеза Уникальной Земли — (англ. Rare Earth hypothesis) предложенный ответ на парадокс Ферми, который объясняет, почему появление такой планеты как Земля следует считать очень маловероятным. Вместе с допущением о необходимой предпосылке появления высокоразвитых форм жизни …   Википедия

  • Хронология эволюции — млн л …   Википедия

  • Уникальной Земли гипотеза — Гипотеза Уникальной Земли (англ. Rare Earth hypothesis) предложенный ответ на парадокс Ферми, который объясняет, почему появление такой планеты как Земля следует считать очень маловероятным. Вместе с допущением о необходимой предпосылке появления …   Википедия

  • Ситчин, Захария — Это статья о неакадемическом направлении исследований. Пожалуйста, отредактируйте статью так, чтобы это было ясно как из её первых предложений, так и из последующего текста. Подробности в статье и на странице обсуждения …   Википедия


Поделиться ссылкой на выделенное

Прямая ссылка:
Нажмите правой клавишей мыши и выберите «Копировать ссылку»

We are using cookies for the best presentation of our site. Continuing to use this site, you agree with this.