Почему современная наука, так тщательно изучавшая «Камень розы» Солнечной системы и организовавшая шесть его посещений, не смогла ответить на этот главный вопрос? Загадка разрешается просто: сделанные открытия применялись к заранее сложившимся теориям, и поскольку ни одна из этих теорий не была верной, полученные данные не позволили сделать правильный вывод.
Одна из первых научных теорий происхождения Луны была выдвинута в 1879 году сэром Джорджем. X. Дарвином, вторым сыном Чарлза Дарвина. Отец сэра Джорджа разрабатывал теорию происхождения видов на Земле, тогда как он сам на основе математических вычислений и достижений геофизики выдвинул гипотезу о происхождении системы, состоящей из Солнца, Земли и Луны. Сэр Джордж специализировался на изучении приливных сил, и поэтому считал, что Луна образовалась из вещества, оторванного от Земли солнечными приливами. Впоследствии Тихий океан был назван шрамом, оставшимся после того, как у Земли «отщипнули» часть, которая затем стала Луной.
И хотя «Британская энциклопедия» осторожно называет эту теорию «гипотезой, которая в настоящее время считается ложной», она еще раз всплыла в двадцатом веке в качестве одной из трех идей, которые должны были быть подтверждены или опровергнуты полученной при исследовании Луны информацией. Гипотеза получила современное название «теории раскола» и претерпела серьезные изменения. В новой теории упрощенные представления о приливном воздействии Солнца были отброшены; вместо этого высказывалось предположение, что Земля разделилась на две части в результате очень быстрого вращения еще на этапе своего формирования. Скорость вращения планеты была настолько велика, что часть вещества, из которого она формировалась, была отброшена в сторону, и на некотором расстоянии от Земли образовался сгусток, который затем остался рядом со своим большим по размерам собратом в качестве спутника (рис. 39).
Теория «оторванного куска» — как в традиционной, так и в обновленной форме — была решительно отвергнута специалистами в разных отраслях науки. Результаты исследований, обнародованные на третьей конференции по вопросам происхождения жизни (она состоялась в 1970 году в Калифорнии), продемонстрировали, что приливные силы не могут стать причиной существования Луны на расстоянии, превышающем пять земных радиусов, тогда расстояние от Земли до ее спутника составляет 60 земных радиусов. Кроме того, ученые пришли к выводу, что работа Курта С. Хансена («Review of Geophysics and Space Physics», том 20, 1982 год) убедительно доказывает, что Луна никогда не могла находиться на расстоянии менее 140 тысяч миль от Земли. Это исключает из рассмотрения любую теорию, утверждающую, что Луна когда-то являлась частью Земли (в настоящее время среднее расстояние от Земли до Луны составляет 240 тысяч миль, но эта величина не является постоянной).
Сторонники теории раскола предложили многочисленные варианты разрешения проблемы расстояния, которая еще больше обострилась при появлении такого понятия, как предел Роше (расстояние, в пределах которого приливные силы превышают гравитационные). Однако все варианты теории раскола были отвергнуты из-за того, что они противоречат закону сохранения энергии. Требуется гораздо больший по величине момент импульса, чем тот, что дает оценка энергии системы, чтобы обеспечить вращение Земли и Луны вокруг собственных осей, а также вокруг Солнца. Джон А. Вуд их Гарвард-Смитсоновского центра астрофизики в своей книге «Origin of the Мооп» (1986) так суммировал это ограничение: «Модель раскола сталкивается с очень серьезными проблемами с точки зрения динамики. Чтобы произошло отделение, Земля должна была бы обладать в четыре раза большим моментом импульса, чем тот, который в настоящее время имеет система из Земли и Луны. Не существует удовлетворительного объяснения, откуда у Земли был такой избыток момента импульса и куда он делся после того, как разделение произошло».
Информация о Луне, полученная в результате выполнения программы «Аполлон», присоединила геологов и химиков к тем, кто отвергал теорию раскола. Лунные породы по своему составу во многом сходны с земными, однако у них есть ключевые отличия. Между ними обнаружилось достаточно близкое «родство», но существенные отличия указывают на то, что их нельзя считать «близнецами». Особенно это справедливо для коры и мантии Земли, из которых в соответствии с теорией раскола и должна была сформироваться Луна. Так, например, на Луне обнаружилось слишком мало элементов, получивших название «сидерофиллитов», таких как вольфрам, фосфор, кобальт, молибден и никель, — по сравнению с их содержанием в коре и мантии Земли — а также слишком много «жаропрочных» элементов, таких как алюминий, кальций, титан и уран. Стюарт Р. Тейлор в своем исключительно подробном анализе различных данных («The Origin of the Мооп», журнал «Аmeгісап Scientist», сентябрь—октябрь 1975 года) делал следующий вывод: «По всем этим причинам невозможно признать идентичность состава лунных пород и мантии Земли».
Помимо вступительных статей и резюме (таких, как упомянутая выше статья Дж. А. Вуда), книга «Происхождение Луны» содержит подборку докладов, представленных шестьюдесятью двумя учеными на конференции по проблеме происхождения Луны, проводившейся на Гавайях в октябре 1984 года, — самую всеохватывающую со времен первой конференции двадцатилетней давности, определившей перечень научных задач для пилотируемых и беспилотных лунных зондов. В этих работах ученые, подходя к проблеме с точки зрения различных научных дисциплин, неизменно приходили к выводам, опровергавшим теорию раскола. Сравнение состава верхней части земной мантии с составом лунных пород «абсолютно исключает» (как выразился Майкл Дж. Дрейк из университета Аризоны) гипотезу ротационного раскола.
Закон сохранения момента импульса и сравнение состава лунных пород с составом мантии Земли — после экспедиций на Луну — также доказали несостоятельность второй популярной теории происхождения Луны, теории захвата. В соответствии с этой гипотезой Луна образовалась не вблизи Земли, а в районе внешних планет Солнечной системы или еще дальше. Двигаясь по эллиптической орбите вокруг Солнца, она прошла слишком близко от Земли и была захвачена гравитационными силами нашей планеты, превратившись в ее спутника.
Как показали многочисленные компьютерные модели, эта теория требует очень медленного сближения Луны с Землей. Этот процесс захвата не похож на то, что происходит, когда мы посылаем космические аппараты к Марсу и Венере, которые становятся спутниками этих планет. Относительная масса Луны (примерно одна восьмидесятая массы Земли) слишком велика, чтобы ее можно было столкнуть с протяженной эллиптической орбиты. Это возможно лишь в том случае, если Луна движется очень медленно. Однако, как показывают расчеты, результатом станет не захват Луны Землей, а их столкновение. Данная теория была также опровергнута сравнением состава двух небесных тел: Луна слишком похожа на Землю и значительно отличается от внешних планет, сформировавшихся далеко от Земли.
Тщательный анализ теории захвата приводит к выводу, что Луна могла остаться целой и невредимой только в том случае, если приближалась к Земле не издалека, а из той же области пространства, где сформировалась сама Земля. С этим выводом согласился даже С. Фред Зингер из Университета Джорджа Мейсона — сторонник теории захвата — в своем докладе «Origin of the Moon by Capture», представленном на упомянутой выше конференции по проблеме происхождения Луны. «Захват с эксцентрической гелиоцентрической орбиты невыполним и не нужен», — писал он. Сходный состав лунных пород «может быть объяснен тем, что Луна формировалась на орбите, похожей на орбиту Земли: захват произошел в тот момент, когда шло формирование Луны в непосредственной близости от Земли».
Эти признания сторонников теории раскола и теории захвата выдвинули на первый план третью популярную гипотезу, которая носила название «теории конденсации», или общего рождения. Эта теория основывается на предположении, выдвинутом в конце восемнадцатого века Пьером-Симоном де Лапласом, который утверждал, что Солнечная система образовалась из небулярного газового облака, которое со временем конденсировалось, образовав Солнце и планеты. Гипотеза Лапласа поддерживается современной наукой. Показав, что ускорение Луны зависит от эксцентриситета земной орбиты, Лаплас сделал вывод, что два небесных тела сформировались в непосредственной близости друг от друга — сначала Земля, а затем Луна. Земля и Луна, предположил он, являются «сестрами», компонентами бинарной, или двупланетной, системы, в которой они вместе вращаются вокруг Солнца, и одновременно одна из них «танцует» вокруг другой.
