Столкновение земли с планетой тея. Семь гипотетических планет, предложенных учеными

НАСА ищет загадочную планету Тейя

Два автоматических зонда НАСА — «близнецы» STEREO вошли в область, где, возможно, сохранились следы гипотетической планеты, столкновение которой с Землей, по мнению некоторых ученых, привело к появлению Луны. Космические аппараты были запущенные в октябре 2006 года для наблюдений за Солнцем.

«Имя этой планеты — Тейя. Это гипотетический мир. Мы никогда не видели его, но некоторые исследователи верят, что он существовал 4,5 миллиарда лет назад, и что его столкновение с Землей привело к формированию Луны», — сообщил один из участников проекта STEREO Майк Кэйсер.

«Гипотеза Тейи» была разработана теоретиками из Принстона Эдвардом Бэлбруно и Ричардом Готтом. Они начали с популярной теории, согласно которой Луна сформировалась из огромного количества обломков, выброшенного в космос из-за столкновения с Землей другой планеты размером с Марс. Этот сценарий позволял объяснить многие особенности строения Луны, в частности, изотопный состав лунных пород.

Однако он не давал ответа на вопрос, откуда взялась эта планета. Бэлбруно и Готт полагают, что создательница Луны сформировалась на земной орбите в точках Лагранжа — так называют точки, где тяготение Земли и Солнца формирует гравитационные «колодцы». Таких точек всего пять и туда, на начальной стадии формирования Солнечной системы, как вода в низины, собирались планетезимали — мелкие планетные тела, «строительные блоки» будущих планет.

Бэлбруно и Готт полагают, что в одной из двух точек Лагранжа, L4 или L5, расположенных на земной орбите под углом 60 градусов от направления Земля — Солнце, из планетезималей могла сформироваться Тейя, названная по имени титаниды из греческой мифологии, породившей богиню Луны Селену. Если эта гипотеза верна, то в точках Лагранжа должны остаться планетезимали, не успевшие присоединиться к Тейе.

«Зонды STEREO сейчас входят в эту область и оказываются в наилучшей позиции для поисков», — говорит Кэйсер.

Ранее астрономы пытались обнаружить следы Тейи с помощью наземных телескопов, но они могли видеть только объекты километровых размеров. Когда зонды НАСА попадут в точки Лагранжа, они смогут видеть значительно меньшие тела. Их обнаружат, необходимо будет выяснить их состав. Если он окажется сходным с составом земных и лунных пород, это окажется весомым подтверждением гипотезы Бэлбруно и Готта.

Вместе с тем, поиск родительницы Луны не является главной задачей зондов STEREO. Это солнечные обсерватории, которые должны занять место на земной орбите с двух противоположных сторон от Солнца, чтобы помочь ученым видеть трехмерную картину солнечной активности.

Направляясь к «месту службы» зонды в течение нескольких месяцев будут проходить зоны точек Лагранжа и искать следы Тейи. В поисках могут помочь все желающие — на сайте миссии будут выкладываться фото, где, может быть, удастся обнаружить астероиды, сообщает РИА Новости.

В поисках Тейи, блуждающей планеты

Существует множество теорий, объясняющих нынешнее строение Солнечной системы. Одна из них гласит, что в далеко прошлом вокруг Солнца вращалась еще одна планета под названием Тейя, которая впоследствии сошла с орбиты и чередой столкновений с другими небесными телами сформировала ту систему, которую мы можем наблюдать сейчас. Астрономы надеются, что космические зонды помогут им напасть на след Тейи.

Спонтанная прогулка Тейи, без сомнений, является лишь одной версией происходивших процессов становления Солнечной системы. Однако именно это наилучшим образом объясняет все феномены ближнего космоса. Так, например, только столкновение с массивным небесным телом могло заставить Луну навсегда прекратить вращение вокруг собственной оси или же сформироваться из обломков катастрофы.

«Это все гипотетические предположения, — говорит один из участников поисков Тейи Майк Кайзер. — Мы никогда не сможем увидеть это, но многие исследователи уверены в том, что 4,5 миллиарда лет назад подобный инцидент имел место быть. Согласно гипотезам, Тейя была схожа по размерам и массе с Марсом. После соударения с Землей блуждающая планета рассыпалась на множество осколков, часть которых слиплась под воздействием центробежной силы и образовала Луну».

Впервые подобный сценарий происхождения Луны предложили в начале 80-х годов математик Эдвард Бельбруно и астрофизик Ричард Готт, известный своей теорией путешествия по времени. Затем эту идею подхватили многие ученые – она отлично объясняла особенности строения Луны: небольшое массивное ядро и дифференцированную плотность породы. Осталось только определить: какой объект был виновником катаклизма – планета, астероид или метеорит?

Ученые надеются, что двойной космический зонд STEREO, запущенный NASA в 2006 году, поможет им обнаружить следы движения Тейи по Солнечной системе и окончательно установить процесс формирования Луны. Наблюдения при помощи телескопов не позволяют обнаружить признаки существования неуловимой планеты, однако STEREO направляется в точки Лагранжа земной орбиты, где гравитационные поля Земли и Солнца пересекаются. Подобный аспект позволит телескопу зонда посмотреть на Солнечную систему без искажений.

Двух ближайших точек Лагранжа STEREO достигнет последовательно в сентябре и октябре 2009 года. Его телескопы будут изучать солнечную активность, а также гравитационные поля светила и планет. Именно по гравитационному следу астрономы рассчитывают отследить Тейю – такое массивное небесное тело не могло свободно перемещаться по системе, не оставляя за собой каких-либо искажений.

«Компьютерная модель показывает, что осколки Тейи могли скапливаться в 4-й и 5-й точках Лагранжа, где баланс внешних сил позволили ими объединиться в целое, — говорит Кайзер. — Кроме того, блуждающая планета могла повлиять на гравитационные поля других зарождающихся тел, например, Венеры. Это тоже можно будет проверить с помощью исследований ближнего космоса зондом STEREO».

No related links found

На той же орбите, что и Земля. Согласно теории гигантского столкновения столкнувшись с Землей привело к формированию Луны. Вероятно просуществовала на протяжении сотни мильйонолить от момента формирования Солнечной системы (~ 4.6 Гигалет) и до момента столкновения с Землей (~ 4.5 Гигалет).

Объект сформировался в точке Лагранжа (L4 или L5) по системе двух тел Земля-Солнце. Ориентировочно масса Тейи была как у (1 / 10 Земли). Планета названа в честь титана Тейи - матери Селены (богини ).

По некоторым данным планетозималей Тейя вероятно просуществовала 30-50 миллионов лет от формирования Солнечной системы и 4.53 Гигалет (миллиард лет) лет назад столкнулась с прото-Землей. Согласно результатам сравнительного анализа распределения изотопов рубидия и стронция на Луне и Земле проведенного в 2008 году столкновение произошло 4.48 ± 0.02? Гигалет. Последнее число хорошо согласуется с датой 4.46 ± 0.04 Гигалет, которая была ранее получена на основе потери свинца и формированию Лунной коры. Таким образом Тейя могла существовать на протяжении 70-110 Мегалет (миллионов лет).

Прото-Земля, на момент столкновения уже имела почти современную массу. Начальная скорость столкновения была незначительной, в астрономическом смысле - 4 км / сек. Угол падения Тейи был острым, ориентировочно 45 °. Железное ядро Тейи погрузилось к земному ядру, в то время как большинство мантии Тейи и значительная доля мантии Земли были выброшены в космос, где сформировали аккреционный диск. С аккреционного диска в очень короткое время (в пределах века, возможно даже одного месяца) сформировался спутник планеты - Луна.

Сближения и столкновения Тейи и Земли, и образование Луны.

Компьютерное моделирование показывает, что в троянских точках Лагранжа системы Земля-Луна длительное время до 100 Мегалит могли существовать значительные тела или скопления обломков.

В результате столкновения Земля получила значительный угловой момент вращения, сутки продолжалась около пяти часов. В дальнейшем вследствие удаления Луны, вращения Земли замедлился к существующим двадцати четырех часов в сутках.

Согласно современным взглядам, изотопное распределение планет существенно зависит от расстояния до Солнца. Луна и Земля имея сходное распределение изотопов не могли сформироваться на отличных орбитах, однако факт отсутствия на Спутнике тяжелых элементов было тяжело объяснить одновременным образованием на одной орбите обоих тел.

Впервые гипотеза "большого удара" или "большого всплеска" была предложена в 1975 году группой американских астрофизиков Элом Камероном, Уильямом Вардом и Уильямом Хартманн. Таким образом относительно легко было обосновано почти полное отсутствие на спутнике тяжелых элементов, например железа. Однако объект, образовавшийся кое должен существенно отличный состав и в новообразованного Луны был бы отличный изотопный состав, например изотопов кислорода.

Место возникновения Тейи долгое время оставался слабым местом теории. В новообразованной Солнечной системе не было мест где смог образоваться такой значительный объект, как Тейя с похожим к Земле изотопным составом. Ведь для накопления такой массы должно было пройти определенное время существования на стабильной орбите. В 2004 году на основе компьютерного моделирования два сотрудника Принстонского университета Ричард Готт и Эдуард Бэлбруно проиллюстрировали, что в одной из троянских точек Лагранжа, которые отстоят от Земли на 60 ° смог бы образоваться планетоид, который имел бы достаточно времени для разрастания в Марсианской массы.

Ориентировочно через сотню миллионов лет объект был расшатан гигантом и постепенно сблизился и столкнулся с Землей на незначительной скорости. Поскольку и Земля и Тейя сформировались на одной орбите, то и изотопный состав в них похож.
25 февраля 2011 было объявлено об открытии двух планет на одной орбите в планетарной системе KOI-730. Обе планеты находятся в троянов точках друг относительно друга.

Существование таких объектов является еще одним подтверждением правдоподобности существования Тейи. Согласно расчетам орбит минимум в течение ближайших 2.2 миллионов лет обе планеты будут иметь стабильные орбиты.

Согласно этой теории, Тейя образовалась 4,6 млрд лет назад, как и другие планеты Солнечной системы , и имела сходный с Марсом размер.

См. также

Напишите отзыв о статье "Тейя (гипотетическая планета)"

Примечания

Тейя – гипотетическая планета, возникшая, согласно теории гигантского столкновения, 4,6 млрд лет назад (вместе с другими планетами Солнечной системы). Считается, что ее столкновение с Землей привело к образованию Луны. Предположительно, Тейя также двигалась по земной орбите, но в какой-то момент под влиянием гравитационных сил Земли и Солнца перешла на хаотическую орбиту, приблизилась к нашей планете на критическое расстояние и буквально врезалась в нее.
Поскольку столкновение произошло почти по касательной и на относительно низкой скорости, то большая часть вещества ударившегося небесного тела и часть вещества земной мантии были выброшены на околоземную орбиту. Из этих обломков и сформировалась Луна, которая начала обращаться по круговому пути. Наша же планета в результате столкновения получила резкий прирост скорости вращения и заметный наклон оси вращения. Компьютерное моделирование показало возможность осуществления такого сценария, в этом случае Луна приобрела свою сферическую форму в течение одной сотни лет после гигантского столкновения.
Версия гигантского столкновения хорошо объясняет повышенное значение углового момента системы «Земля – Луна», а также более низкое содержание железа в нашем спутнике, поскольку предполагается, что соударение произошло уже после образования ядра Земли. Правда, доказать, что уже 4,5 млрд лет назад на планете выделилось тяжелое железное ядро и образовалась силикатная мантия, в настоящее время невозможно. В целом данная теория не противоречит практически всем известным сведениям о химическом составе и строении Луны. Единственная фундаментальная проблема – это обедненность естественного спутника Земли летучими элементами.
В эпоху американских лунных экспедиций 1960-1970-х годов на нашу планету были доставлены образцы лунного грунта, по которым изучались геохимические свойства спутника. Однако некоторые подробности этого геохимического анализа поставили под сомнение гипотезу столкновения Земли с протопланетой. При химическом исследовании образцов не было обнаружено ни летучих соединений, ни каких-либо легких элементов.

Считается, что все они были просто выпарены при чрезвычайно сильном нагреве, сопутствовавшем образованию этих пород. Но в соответствии с версией столкновения Луна сформировалась в результате выброса расплавленного вещества на околоземную орбиту. И даже если полагать, что часть этого вещества могла в данный момент улетучиться, все же при испарении легкий изотоп всегда опережает тяжелый, значит, остаточное вещество должно было обогатиться тяжелым изотопом того элемента, который был утрачен. В то же время никаких следов изотопного фракционирования летучих элементов не было обнаружено в лунной субстанции. Кроме того, по мнению ученого из Эймсовского центра НАСА Джека Дж. Лиссауэра, большая часть вещества, выброшенного при столкновении с протопланетой, должна была бы упасть обратно на Землю. Он полагал:
«Процесс аккреции вещества в «лунном диске»«, образовавшемся после удара, не мог происходить с большой эффективностью. Для формирования Луны на орбиту должно было быть выброшено гораздо большее количество материала и на большее расстояние от Земли, чем ранее считалось». Еще одно немаловажное обстоятельство – идентичность соотношения изотопов кислорода в земных и лунных породах, что, как уже отмечалось выше, свидетельствует о формировании Луны и Земли на одинаковом расстоянии от Солнца. Как это вписывается в общепризнанную теорию столкновения? Ведь в этом случае планета размером с Марс должна была бы двигаться по одной орбите с Землей и существовать в таком состоянии еще в течение многих миллионов лет до пресловутого столкновения. Таким образом, описанная выше версия происхождения Луны также не лишена серьезных недостатков. Изучение образцов лунной породы, доставленной американскими аппаратами «Аполлон» и советскими беспилотными зондами, принесло достаточно неожиданные результаты. Оказалось, что собранные на поверхности Луны породы намного древнее обнаруженных учеными на Земле.
В частности, образцам с Луны предположительно 4,5 млрд лет, что очень близко к возрасту нашей Солнечной системы. Поэтому, изучая Луну, можно узнать много нового о самых ранних эпизодах в истории нашей планеты. Поверхность нашего спутника вся изрезана кратерами, которые свидетельствуют о мощной метеоритной бомбардировке. Это позволяет высказать предположение, что, обладая более мощным гравитационным полем, наша планета в первые 700 млн лет существования Солнечной системы подвергалась даже более интенсивной атаке, чем сама Луна. Но последовавшие за этим активные геологические процессы на Земле полностью скрыли от нас все свидетельства того масштабного падения метеоритов.
Постоянный и единственный спутник Земли оказывает немаловажное влияние на многие события на нашей планете. Поскольку Луна обладает достаточно большой массой и находится не так далеко от Земли, мы можем наблюдать гравитационное взаимодействие между ними. Это выражается в виде приливов и отливов, которые можно зафиксировать не только на побережьях океанов или морей, но и в закрытых водоемах и земной коре.
Под действием гравитации по земной поверхности пробегают волны, которые вытягивают оболочку Земли примерно на 50 см в сторону Луны. Это вызывает не только периодические колебания уровня моря, но и изменение магнитных свойств земной атмосферы. В самый ранний период истории нашей планеты, когда молодая Луна располагалась всего в несколько десятков тысяч километров от Земли, ее влияние, видимо, было еще более значительным. Именно мощные приливные силы тормозили вращение и разогревали недра планеты.
Было ли на самом деле столкновение Земли с мифической протопланетой Тейя, достоверно сказать нельзя. Но, как полагают ученые, гравитация Луны способствовала активной вулканической деятельности и возникновению первичного базальтового слоя Земли. Единственный спутник сглаживает колебания земной оси, делая климат на Голубой планете более благоприятным для развития живых организмов.

Недавно астрофизики при помощи космического телескопа Kepler совершили очередное любопытное открытие. Исследуя звездную систему KOI-730, они обнаружили, что две из четырех ее планет имеют общую орбиту. Ученые полагают, что когда-то аналогичный феномен наблюдался и в Солнечной системе. Речь идет о гипотетическом "двойнике" Земли — Тейе.

Планетолог Джек Лиссауер из Исследовательского центра Эймса и его коллеги-астрофизики подсчитали, что дистанция между планетами-"соседями", имеющими общую орбиту, составляет 60 градусов, а оборот вокруг своей звезды солнечного типа они делают за 9,8 дня. Если смотреть на одну из планет с позиции другой, то она видна в небе как яркое светило. При этом свечение его стабильно: оно никогда не разгорается и не становится более тусклым.

Такая ситуация сложилась благодаря "точкам Лагранжа", называемым также точками либрации (в переводе с латинского это означает буквально "раскачивание"). Это точки, лежащие в плоскости орбит двух массивных тел, в которых может находиться третий объект с пренебрежительно малой массой, при этом на него не действуют никакие другие силы, кроме гравитационного воздействия со стороны этих двух тел большой массы. Гравитация уравновешивается центробежной силой, что позволяет данному объекту оставаться неподвижным относительно массивных тел. Явление открыл в 1772 году математик Жозеф Луи Лагранж.

В астрономии точки Лагранжа обозначаются заглавной латинской буквой L, к которой добавляется числовой индекс от одного до пяти. В таких точках удобно размещать искусственные космические объекты, так как ближайшие крупные небесные тела будут находиться по отношению к ним всегда в одной и той же позиции. Сейчас в различных точках Лагранжа Солнечной системы находится несколько космических аппаратов, в том числе астрофизических обсерваторий.

В нашей системе в "точках Лагранжа" можно обнаружить лишь мелкие космические объекты вроде астероидов. Однако находка, сделанная в системе KOI-730, служит косвенным подтверждением ударной теории образования Луны, или теории "Большого Всплеска", выдвинутой в 1975 году американскими астрофизиками Элом Камероном, Уильямом Вардом, Уильямом Хартманном и Дональдом Дэвисом.

Согласно ей, на заре формирования Солнечной системы (примерно 4,6 миллиарда лет назад) произошло столкновение между Землей и планетой Тейя. Это гипотетическое небесное тело размером с Марс было названо современными астрофизиками в честь мифологического персонажа Тейи — одной из сестер-титанид, матери Гелиоса, Эос и Селены (богини Луны). Предположительно Тейя находилась в точке Лагранжа L4, расположенной на орбите Земли. Затем под влиянием гравитационных сил Земли и Солнца она перешла на хаотическую орбиту и, приблизившись к Земле, буквально врезалась в нее. Произошел взрыв, после которого Тейя разлетелась на осколки. Из них и образовался позднее спутник Земли — Луна.

Этот процесс удалось смоделировать на компьютере Ричарду Готту и Эдварду Белбрано из Университета Принстона. Они пришли к выводу, что Тейя сформировалась точно на том же расстоянии от Солнца, что и Земля, а столкновение произошло на относительно низкой скорости и несколько по касательной, так что наша планета не слишком пострадала. Кстати, первоначально Луна была в 20 раз ближе к Земле, чем теперь, считают исследователи.

В пользу такого поворота событий говорят многие факты. Во-первых, ни одна из планет Солнечной системы, за исключением Плутона, не имеет такого большого по массе спутника, как Луна. Во-вторых, Луна обладает гораздо меньшей гравитацией, чем Земля, и в ее составе значительно меньше железа, чем, по идее, должно было быть. В-третьих, изотопный состав кислорода у Земли и Луны весьма сходен.

Ричард Готт и Эдвард Белбрано также убеждены, что формирование Луны имело решающее значение для развития жизни на Земле. Ведь гравитация Луны (так называемые лунные приливы) сглаживает колебания земной оси, стабилизируя земной климат, делая его более благоприятным для живых организмов.

Ученые полагают, что в нашей Галактике есть и другие планетарные системы с планетами земного типа, имеющими большие луны. Именно там есть шансы найти жизнь, возможно, и разумную.