Горные области на обратной стороне Луны могут оказаться результатом древнего катастрофического столкновения с меньшим спутником Земли. К такому выводу пришли специалисты из Университета Калифорнии в Санта-Круз и Университета Берна.

Удивительное отличие обратной и передней сторон Луны уже давно занимает ученых и остается пока без убедительного ответа. Об одном из аспектов этого различия мы писали ранее. Лицевая сторона Луны относительно ровная и невысокая, тогда как обратная сторона сильно неровна, содержит множество гор и характеризуется намного более толстой корой.

Новое исследование, опубликованное в последнем номере журнала «Nature», объясняет это различие при помощи мощного столкновения. Во-первых, разрабатывается традиционная теория образования Луны, в которой тело размером с Марс сталкивается с Землей во времена зарождения Солнечной системы. В результате этого столкновения образуются осколки, которые попадают на орбиту около Земли и с течением времени сталкиваются и объединяются в Луну. Согласно новому исследованию, в результате столкновения гигантского небесного тела с Землей образовалась еще одна, меньшая, луна. Орбита этого спутника изначально была очень близка орбите Луны (названия подчеркивают разницу: Луна – единственный естественный спутник Земли, луна – одно из названий любого естественного спутника планеты). В конце концов луна упала на Луну, что и объясняет, почему с одной стороны этого небесного тела кора намного толще.

«Наша модель хорошо согласуется с теорией и численными расчетами процесса образования Луны в результате столкновения Земли с другим телом. Приятие этой теории неизбежно приводит к принятию того факта, что в результате образовалось большое количество осколков помимо Луны. Это также находится в соответствии с текущими представлении об устойчивости и динамике подобных систем, о времени остывания Луны, и с данными о возрасте лунных камней», – говорит Эрик Осфо, профессор наук о планетах Университета Калифорнии. Вторым автором публикации является Мартин Ютци из Университета Берна.

Осфо уже не первый раз занимается историей Луны, в особенности ее первыми шагами. Он неоднократно проводил численное моделирование процесса ее образования в результате столкновения крупного небесного тела с Землей. По его словам, для такого столкновения образование пары лун – нормальное явление.

В новом исследовании Осфо и Ютци использовали численные методы для моделирования столкновения Луны с меньшим спутником Земли (массой примерно в 13 раз меньше массы Луны). В ходе моделирования ученые исследовали динамику самого столкновения и следили за распределением материала по поверхности Луны. При таком столкновении, когда относительная скорость тел невелика (напомним, что обе луны двигались по схожим орбитам), не следовало ожидать образования кратера и плавления материалов тел. Вместо этого большая часть материала, образовавшегося при разрушении  меньшего тела, распределилась по той стороне Луны, в которую оно попало. Это привело к образованию нового толстого слоя коры и большого числа гор, что и наблюдается на дальней стороны единственного спутника Земли.

«Обычно все пытаются объяснить мощным столкновением. В этом случае столкновение странное. Будучи медленным, оно не привело к образованию кратера, но вместо этого к распределению материала по поверхности, – говорит Осфо. – Это новый подход и тут еще есть над чем подумать».

Ученые предполагают, что меньшая луна изначально была обречена, попав в одну из точек Лагранжа системы Земля-Луна, скорее всего, четвертую или пятую (точки, не лежащие на линии Земля-Луна, в отличие трех других точек Лагранжа). Когда же высота орбиты Луны увеличилась, орбита ее меньшего собрата потеряла устойчивость и ее эволюция привела к медленному падению на Луну. «Столкновение могло произойти где угодно, – говорит Ютци. – В результате Луна стала сплюснута и повернулась в Земле одной стороной».

Использованная модель способна даже объяснить состав лунной коры. На ближней стороне в ней доминируют калий, редкоземельные элементы, фосфор. Эти элементы, также как торий и уран, скорее всего составляли магму, которая постепенно остывала и создавала кору Луны. В ходе моделирования столкновения этот слой «выдулся» на противоположную столкновению сторону Луны, что подтверждается геологическими данными с лицевой стороны.

Объяснение Осфо и Ютци – далеко не единственное. Например, толщину коры Луны можно объяснить воздействием приливных сил. Вопрос, почему лицевая и обратная стороны Луны так сильно отличаются волнуют ученых с начала космической эры. Наверное, больше внимания было уделено только вопросу образования Луны. Сильной стороной новой работы является то, что в ней соединены оба вопроса. В ней учитывается и образование Луны в результате столкновения, приведшего к образованию еще одного спутника, и различие в двух сторонах Луны.

Однако, пока рано говорить о безоговорочном успехе новой теории. Ее существующие конкуренты не менее логичны, и вполне можно ожидать появления новых объяснений. Единственная возможность подтвердить одну из гипотез и опровергнуть другую – анализ лунного грунта.