Часть Д. Частные проблемы

24. Происхождение и эволюция системы Земля-Луна

24.1. ГЕТЕГОННЫЙ ПОДХОД

Существует множество теорий происхождения Луны и эволюции системы Земля — Луна. Их обзор дается в работе Каулы [238]. Если пренебречь теми теориями, которые явно динамически невозможны (если только ad hoc не вводятся какие-либо невероятные предположения), то остаются две альтернативы:

1) Луна возникла в результате аккреции как спутник Земли,

2) первоначально Луна была независимой планетой, а позднее была захвачена Землей.

Если ограничить наш анализ лишь системой Земля — Луна, то очень трудно сделать выбор между этими двумя гипотезами. Настолько же трудно определить происхождение планетной системы в рамках анализа одной этой системы. Как мы видели, выяснение эволюции планетной системы возможно лишь при сопоставлении последней с системами спутников. Этот «принцип гетегонии» по существу и сделал возможным наше исследование. Следовательно, понять эволюцию системы Земля — Луна можно только при сравнении ее с другими системами спутников.

Мы нашли, что аккреция вторичных тел вокруг первичного является регулярным процессом, который оказалось возможным описать в деталях. Результаты суммированы в виде табл. 23.8.1. Если подобные полуэмпирические законы применить к Земле, то видно, что вокруг нее можно ожидать образования спутников. Следовательно, с качественной стороны альтернатива 1 приемлема. Однако с количественной точки зрения находим, что естественные спутники Земли должны иметь массу, на три или четыре порядка меньшую, чем масса Луны (см. разд. 24.3). В связи с зтим представляется крайне маловероятным, что Луна возникла в результате аккреции вблизи Земли. Тот факт, что Луна явно не является нормальным спутником, признан уже давно.

Гипотеза захвата переводит Луну в одну категорию с шестью другими спутниками (VIII, IX, XI и XII спутники Юпитера,

спутник Сатурна Феба и спутник Нептуна Тритон). Механизм захвата следует рассматривать для всех этих семи тел. Из них пять очень малы и только Тритон сравним по размерам с Луной. Следовательно, система Земля — Луна до некоторой степени аналогична системе Нептун — Тритон. И ту и другую можно рассматривать как систему «двойной планеты».

Причина, по которой двойные планеты находятся именно в двух данных областях Солнечной системы, очевидна из нашего анализа расположения облаков (см. рис. 21.11.2). В обоих случаях два соседних облака частично перекрываются. Облака из-за близости соответствующих критических скоростей, а из-за высокого значения в планетной системе, что заставляет облако С простираться дальше, чем в системах спутников. Таким образом, мы находим, что облако А располагается настолько близко к облаку В (из которого произошли Меркурий, Венера и Земля), что самый внутренний член облака А Луна подходит очень близко к самому внешнему члену облака В—Земле. Точно так же самый внутренний член облака Тритон оказался очень близко к Нептуну, самому внешнему члену облака С.