Происхождение Луны было причиной многих научных дебатов на протяжении многих лет, но в последнее время мы, кажется, пришли к консенсусу. Что объект размером с Марс врезался в Землю миллиарды лет назад, а обломки слились в Луну. Недавно образованная Луна медленно отдалялась от Земли в течение последующих эпох, но новое исследование предлагает некоторые удивительные нюансы в принятой модели.
Согласно современной теории, Луна образовалась около 4,5 миллиардов лет назад, вскоре после рождения Солнечной системы. Все началось с огромного столкновения ранней Земли с протопланетой размером с Марс под названием Тейя. В результате столкновения на орбиту вокруг Земли вылетели обломки, которые в конечном итоге объединились, образовав Луну. Существует множество доказательств в поддержку этой теории, в основном это касается состава мантии Земли и лунных пород.
Большая часть облака обломков осела обратно на Землю, большая часть сформировала Луну, но часть была выброшена из системы Земля-Луна. В статье, недавно написанной Стивеном Леппом и его командой из Университета Невады, они исследовали динамику материала, выброшенного в результате удара.
Вскоре после образования Луны она вращалась вокруг Земли на расстоянии около 5% от ее нынешнего значения (среднее расстояние – 384 400 км), но медленно, из-за приливных эффектов между Землей и Луной, она отошла от нее на свою нынешнюю высоту. Ее поверхность в основном состояла из расплавленной магмы, которая постепенно остывала и затвердевала, образуя знакомую нам кору, мантию и ядро, которые мы видим сегодня. Тяжелая бомбардировка оставила на лунной поверхности шрамы в виде ударных бассейнов и кратеров, а вулканическая активность привела к медленному формированию лунных морей.
Орбита Луны вокруг Земли стала слегка эллиптической с эксцентриситетом 0,0549. Это не идеальная окружность, и она движется с 364 397 км до 406 731 км от Земли. Система не была столь стабильной в ранние дни системы Земля-Луна, и частицы в аккрецирующей Луне совершали более хаотичные путешествия.
Одним из терминов, описывающих эволюционирующие орбиты, является узловая прецессия (где пересечения орбит медленно движутся по орбите). Существует два типа, и первый относится к тому, когда частицы на орбите медленно прецессируют вокруг вектора углового момента системы Земля-Луна. Другой происходит вокруг сильно эксцентричных двойных систем, когда наклон орбитального объекта велик. Частица прецессирует вокруг вектора бинарного эксцентриситета. Принимая во внимание Землю и орбиты частиц в облаке мусора, когда Луна начала формироваться, такие описанные орбиты были бы нестабильными.
Команда показала, что из всех возможных орбит частиц наиболее стабильными являются те, что находятся на полярных орбитах. Они пошли дальше и показали, что они существовали вокруг двойной системы Земля-Луна после образования Луны. Поскольку разделение Земли и Луны медленно увеличивалось за счет приливных взаимодействий, область пространства, где могли существовать полярные орбиты, уменьшалась. Сегодня, когда Луна находится на своем текущем расстоянии от Земли, стабильных полярных орбит не существует, поскольку узловая прецессия, вызванная Солнцем, является доминирующей
Команда пришла к выводу, что присутствие полярно-орбитального материала может привести к росту эксцентриситета двойной системы, такой как Земля и Луна. Если бы значительное количество материала попало на полярную орбиту, то эксцентриситет системы Земля-Луна увеличился бы.
Источник: Полярные орбиты вокруг недавно образованной двойной системы Земля-Луна.
