24.5 ПРИЛИВНАЯ ЭВОЛЮЦИЯ ЛУННОЙ ОРБИТЫ

Рассмотрев систему Земля — Луна в сравнении с другими системами спутников, проанализируем теперь более ранние работы по эволюции орбиты Луны, в которых исследовались приливные эффекты. Подводя итог этим работам, Герстенкорн [181] пришел к выводу, что Луна была захвачена на почти гиперболический эллипс с обратным движением и наклонением Голдрайх [190] показал, что ввиду сложности переходных эффектов расчеты в целом некорректны. Это заставило Герстенкорна [182, 183] выполнить новые вычисления. Они указали на возможность захвата с полярной орбиты или даже с орбиты, характеризовавшейся прямым движением и очень малым радиусом перигея. Независимые расчеты Сингера [380, 381] привели к похожим результатам.

Кроме того, было показано [16], что приливная теория, которая использовалась при проведении упомянутых выше расчетов, в высшей степени нереалистична. По-видимому, возникает ряд осложняющих эффектов, особенно на близких расстояниях. В результате математически точные расчеты из-за несовершенства модели не соответствуют действительности. К тому же могут накладыватьсял друг на друга резонансные эффекты типа рассматривавшихся Алланом [27]. Эти эффекты не позволяют Луне когда-либо близко подойти к пределу Роша и значительно удлиняют период тесного сближения. Тем же можно объяснить и длительное пребывание Луны в магнитосфере Земли (возможно, с более сильным полем). На него указывает естественная остаточная намагниченность лунных пород с возрастом в пределах 3—4 млрд. лет [19, 24, 170].

Из всех рассмотренных выше возможных схем эволюции орбиты Луны следует взять рациональное зерно. Они могут описывать общий характер эволюции, но точное рассмотрение представляется напрасным, пока до конца не выяснены важные вторичные эффекты. Следовательно, формальные возражения против предложенной Герстенкорном модели вовсе не обязательно означают, что она хуже других описывает общий характер эволюции орбиты.

Расчеты времени и продолжительности близкого прохождения также остаются неопределенными из-за плохого понимания резонансных и диссипативных эффектов. По этой причине реальные данные для Земли, метеоритов и Луны должны обеспечить наиболее прямую информацию о времени и характере сближения.

Согласно предложенной Герстенкорном модели, близкое прохождение неизбежно привело бы к крупномасштабному нагреву, к особым, но, возможно, локализованным приливным эффектам, а также к бомбардировке обоих тел лунными обломками, если бы Луна подошла к Земле ближе предела Роша [247]. Объединяя

Рис. 24.5.1. Некатастрофическая альтернатива; резонанс собственное вращение — движение по орбите не позволяет Луне достигнуть предела Роша. Орбита захвата Луны с обратным движением сжимается из-за обусловленной приливами диссипации до тех пор, пока резонанс между периодом обращения Луны по орбите и периодом собственного вращения Земли не заставит Луну перейти на орбиту, медленно расширяющуюся из-за приливного эффекта. Поскольку Луна никогда не подходит очень близко, то не возникает разрушения или выброса осколков и приливы не достигают катастрофической силы. Когда наклонение орбиты становится меньше некоторого критического угла (на диаграмме предполагается, что он равен примерно 25°), резонансное взаимодействие прекращается и Луна переходит на современную орбиту, находящуюся на расстоянии 60 радиусов Земли. Штриховая кривая соответствует катастрофической альтернативе (Луна достигает предела Роша) [16]. Расстояние до Луны дано в единицах радиуса Земли.

многочисленные данные о воздействии ьриливов на осадочные породы и рифовые структуры с доказательствами наиболее интенсивного выпадения метеоритов около 0,9 млрд. лет назад, мы предложили одну из двух следующих альтернатив [16]. Эти данные могут указывать на дату наибольшего приближения, если подобное событие действительно имело место. Однако здесь имеется некоторое сомнение относительно доминирующего влияния приливов на осадочные породы в этот период и надежности стромалитов как индикаторов приливов, когда речь идет о докембрии. Сама по себе высокая интенсивность выпадения метеоритов не является решающим аргументом в пользу взаимодействия с Луной.

Вторая альтернатива (а именно эволюция орбиты под влиянием резонансных эффектов) должна приводить к тому, что Луна попадает в окрестность Земли на длительное время на расстоянии порядка 5—10 радиусов Земли (рис. 24.5.1); следовательно, диссипация энергии должна происходить менее интенсивно. Эта

альтернатива впоследствии была подтверждена результатами непосредственного исследования Луны.

Если принять, что образование базальтов в лунных морях в пределах от 3,7 до 3,3 млрд. лет [331] или, возможно, до 3,0 млрд. лет назад [313] происходило за счет столкновений в процессе сжатия орбиты захвата Луны (см. разд. 24.6), то наиболее тесное сближение с Землей произошло в период 2,8-3,3 млрд. лет назад. Малочисленность сохранившихся осадочных пород на континентах, датируемых этим периодом и ранее, возможно, является результатомобширных и долго действовавших приливных эффектов, связанных с предполагаемой эволюцией орбиты Луны. Однако при современном уровне знаний трудно отличить такие эффекты от накапливающихся эффектов разрушения, непрерывно происходившего в течение геологического времени.