[ilja]

Почему Луна не из чугуна?

Представьте себе картину: на медленно вращающейся в обратную сторону Земле под плотной углекислой атмосферой, при высокой, до 90-100 градусов, температуре живут примитивные одноклеточные организмы. Нет, это не начало фантастического романа, а вполне реальная картина, которая могла бы быть на Земле, если бы не... Если бы не Луна.

Да-да, та самая Луна, на которой побывали и автоматические межпланетные корабли, и американские астронавты. Луна, о которой так много известно и ничего не известно. Как Луна стала верной спутницей Земли? Почему ее средняя плотность значительно меньше плотности главной планеты? Каково влияние Луны на эволюцию Земли и наоборот?

Именно поиски ответов на эти вопросы привели российских геофизиков, академиков Олега Сорохтина и Сергея Ушакова к интересным результатам.

Как ни странно, на мысль о далеко не "мирных" отношениях Земли и ее спутника навела сама Луна. Вернее, ее состав и строение, которые очень сильно отличаются от земных. Луна содержит лишь около пяти процентов железа, а ее соседка - 37 процентов. Кроме того, у Луны практически нет плотного железного ядра, а лунная кора очень мощная и состоит из легких пород - анортозитов, образующихся из базальтовых магм. Отсюда следует, что Луна когда-то полностью расплавилась, тогда как Земля вообще не испытывала полного расплавления.

Сказанное уверенно подтверждается свинцово-изотопными соотношениями в лунных и земных породах, а также многими другими геологическими и геохимическими данными.

В частности, если бы Земля подобно Луне в свое время подверглась полному расплавлению, то тогда же произошла бы и ее полная дифференциация с выделением плотного железистого ядра и образованием мощной (около 80 километров) анортозитовой коры, в которую переместились бы все радиоактивные элементы, а сама Земля, лишившись внутренних источников энергии, превратилась бы в тектонически мертвую планету, какой, например, стала Луна.

Но главный вопрос - куда подевалось лунное железо и другие связанные с ним элементы? Этот феномен пробовали объяснять различными гипотезами образования Луны, но ни одна из них так и не смогла удовлетворить сразу всему спектру наших - теперь больших - знаний о Луне при одновременном строгом соблюдении законов физики.

Эти обстоятельства заставили академиков Олега Сорохтина и Сергея Ушакова разработать новую гипотезу формирования Луны, согласно которой она образовалась за счет разрушения более крупной планеты - Протолуны.

"Вероятнее всего, говорит Олег Сорохтин, около 4,6 миллиарда лет назад эта планета-спутник была захвачена с близлежащей орбиты растущей и значительно более массивной Протоземлей. При такой ситуации одновременного формирования на близких орбитах двойной планеты гравитационный захват становится вполне вероятным. За счет сопровождающих захват интенсивных приливных деформаций Протолуна должна была сильно разогреться и полностью расплавиться. Этим объясняется происхождение анортозитовой коры на Луне.

В противоположность этому значительно более массивная Протоземля, благодаря приливным взаимодействиям, лишь немного прогрелась (без какого-либо плавления), но зато они раскрутили ее в направлении вращения Протолуны. При этом, как следует из законов небесной механики, раскручивая центральную планету, Протолуна неизбежно сама приближалась к ней".

Конечно, такие маневры в пространстве не прошли даром для нашего спутника. Только за счет приливных деформаций Протолуны во время ее приближения к Протоземле температура этой планеты-спутника повысилась на 1700-3000 градусов.

Поэтому, даже несмотря на интенсивное поверхностное охлаждение, Протолуна после ее захвата Протоземлей неизбежно должна была полностью расплавиться и сильно перегреться. В те времена она, видимо, светилась темно-красным светом и в связи со своими кажущимися огромными размерами заметно обогревала земную поверхность. Временами на лунном диске вспыхивали ярко светящиеся пятна и зигзагообразные полосы раскаленной магмы, излившейся на поверхность при падении на Протолуну метеоритных тел из околоземного спутникового роя.

- Вероятно, это было похоже на красный шар на фоне темной Протоземли? - интересуюсь я у Олега Сорохтина. - Не совсем так, - поправляет он. - С приближением спутника к планете его тело все больше деформировалось приливными силами и вытягивалось подобно огурцу вдоль продольной оси, направленной к центральной планете. Начиная с некоторого расстояния, называемого пределом Роша и в данном случае равного примерно 17 000 километров (расстояние от Лондона до Сиднея!), приливная сила, действующая на спутник со стороны Центральной планеты, становилась больше силы его самогравитации, и спутник начал разрушаться.

Тогда сорванное с поверхности Протолуны вещество в виде мелких "брызг" устремилось по широкой спирали к Протоземле. И в какие-то промежутки времени вокруг молодой Земли, возможно, существовали кольца вращающихся мелких метеоритных тел, подобных кольцам Сатурна.

Но как только приливное ускорение и ускорение силы тяжести на поверхности протолунного ядра сравнялись между собой, возникли заметные растягивающие напряжения, способные разорвать Протолуну на части. Тогда-то и произошел, по мнению российских ученых, катастрофический разрыв этой планеты, и большая часть ее плотного железного ядра устремилась к Земле.

Несколько иронизируя, можно сказать: именно тогда "Луна осталась без чугуна". С этого момента на околоземной орбите возникла Луна - вечный и верный спутник нашей планеты, но образовалась она ценой разрушения более крупной материнской планеты - Протолуны. Весь процесс сближения планет занял около пятнадцати тысяч лет, а само разрушение Протолуны происходило очень быстро, всего за восемьдесят - сто лет.

По мере удаления от Земли форма молодой Луны быстро менялась от вытянутого трехосного эллипсоида к сфероидальной, Столь сильное и резкое изменение кривизны лунной поверхности за короткое время неизбежно должно было приводить к интенсивному растрескиванию и разламыванию еще тонкой лунной коры.

По этим трещинам и расколам на поверхность Луны в изобилии поступали легкие анортозитовые расплавы. Примерно через 200 миллионов лет после своего образования Луна уже удалилась от Земли на расстояние приблизительно в 120 000 километров. К этому времени мощность ее коры увеличилась до 80 километров, и лунный магматизм практически прекратился.

Условия же на молодой Земле сразу после расставания с Луной были весьма необычными. Судите сами. Желтое, слабо греющее Солнце всего за три часа пересекало небосвод. С тем чтобы еще через три часа вновь взойти с Востока над безжизненным горизонтом Земли. Непривычными были и видимые размеры Луны - они приблизительно в 300-350 раз превышали современные.

Впрочем, обстановка на поверхности нашей планеты вовсе не располагала к наблюдениям - дышать мы с вами не смогли бы, ведь атмосферы на Земле тогда практически не было, ее давление в те далекие времена составляло всего одну пятидесятитысячную долю от современного, да и состояла она только из благородных газов. Непривычными были и сильнейшие землетрясения, вызываемые интенсивными приливными деформациями. Они постоянно, раз в 9-10 часов, буквально сотрясали первозданный земной ландшафт, ведь приливы твердой Земли тогда достигали почти километровой высоты. Пустынный пейзаж первозданной Земли временами нарушался беззвучно падающими "обломками" Протолуны.

Частота падений таких тел со временем быстро сокращалась. И лишь в экваториальной зоне молодой Земли продолжали выпадать из спутниковых роев недавно разрушенной Протолуны обильные, буквально ливневые потоки каменных и железистых обломков.

Сразу же после своего образования как планеты Земля медленно вращалась в направлении, противоположном современному. После встречи с Протолуной Земля изменила не только направление вращения, но и раскрутилась до предельной скорости. Наша планета имела тогда в году 1460 дней, правда всего по шесть часов каждый, Но после "размежевания" с Луной скорость вращения нашей планеты за счет приливного торможения стала уменьшаться и постепенно приобрела современное значение.

Впрочем, все, что говорилось, - лишь "присказка". Самое важное, по мнению академиков Олега Сорохтина и Сергея Ушакова, заключается в том, что появление Протолуны на близкой околоземной орбите ускорило тектоническое развитие Земли.

Мы уже говорили, что после "накачивания" приливной энергии в первичную Землю, в ее верхней мантии возникли слои расплавов.

Вот в них-то около 4 миллиардов лет назад, по мнению ученых, и зародился процесс дифференциации земного вещества с отделением плотных расплавов железа от силикатов. Далее, уже за счет выделения собственной гравитационной энергии, процесс этот стал расширяться и углубляться, пока, наконец, в самом конце архея, около 2,6 миллиарда лет назад, он не завершился образованием плотного окисло-железного земного ядра. "Процесс плотностного разделения земных недр, - говорит Олег Сорохтин, - наиболее мощный из всех других развивающихся в Земле энергетических процессов.

Поэтому он и определяет тектоническую активность нашей планеты, включая процессы формирования океанов и континентов, их дрейф, горообразование, землетрясения, вулканические извержения, дегазацию мантии, образование атмосферы и многие другие грандиозные явления, происходившие в недрах и на поверхности Земли".

Сейчас процесс химико-плотностной дифференциации земных недр развивается самостоятельно, но "спусковым" механизмом, запустившим этот процесс, послужила Луна, вернее, та приливная энергия, которую Луна передала Земле еще на заре ее развития. Именно по этой причине вскоре после возникновения астеносферы произошли и первые базальтовые излияния, быстро охватившие всю экваториальную, а потом и тропические зоны Земли. Вместе с базальтовым вулканизмом началась и дегазация мантии. Под влиянием конвективных течений в перегретом веществе верхней мантии молодая и тонкая базальтовая литосфера вскоре оказалась разбитой на множество мелких пластин.

Следовательно, возможно, что около 3,8 миллиарда лет назад уже появились первые пологие срединно-океанические хребты и рифтовые зоны, в которых начала формироваться базальтовая океаническая кора. Тогда-то и начал меняться ландшафт Земли. Первозданная литосфера с ее многочисленными кратерами, следами былых бомбардировок земной поверхности осколками Протолуны целиком погрузилась в недра перегретой мантии, затем к концу архея образовался и мелководный Мировой океан, над поверхностью которого возвышались лишь отдельные массивы возникших к тому времени древних континентов.