Такие естественные спутники, или луны, конденсируются из остатков той же первичной материи, из которой сформировалась сама планета. В настоящее время это общепризнанная теория образования лун, применимая также к Луне и Земле. По данным, полученным с помощью космических аппаратов «Пионер» и «Вояджер», луны внешних планет — которые в большинстве своем образовались из того же первичного вещества, что и их «родители» — похожи на свои планеты и в то же время, как и любые «дети», обладают индивидуальными особенностями. Тот же вывод справедлив по отношению к сходным характеристикам и различиям между Землей и Луной.

Тем не менее, существует один аспект, который заставляет ученых отвергнуть данную теорию, когда речь заходит о Луне и Земле — это их относительные размеры. Луна просто слишком велика по отношению к Земле — не только одна восьмидесятая массы, но и четверть диаметра. Это соотношение не соответствует пропорциям, наблюдаемым во всех других частях Солнечной системы. Для каждой планеты (за исключением Плутона) соотношение суммарной массы ее спутников к массе самой планеты выглядит следующим образом:

Меркурий 0,0 (нет лун)

Венера 0,0 (нет лун)

ЗЕМЛЯ 0,0122

Марс 0,00000002 (2 астероида)

Юпитер 0,00021

Сатурн 0,00025

Уран 0,00017

Нептун 0,00130

Сравнение относительных размеров самого большого спутника каждой из остальных планет и относительного размера Луны тоже выявляет аномалию (рис. 40). Результатом такой диспропорции является слишком большой момент импульса в системе Земля — Луна, который не соответствует гипотезе бинарных планет.

Поскольку все три главные теории происхождения Луны не способны удовлетворить требуемым критериям, вполне закономерен вопрос, откуда вообще у Земли появился спутник… Такой поворот нисколько не беспокоит некоторых ученых, которые обращают внимание на то, что ни у одной из внутренних планет Солнечной системы (за исключением Земли) нет спутников. Два крошечных небесных тела, вращающихся по орбите вокруг Марса, являются, по общему признанию, захваченными астероидами. Если условия формирования Солнечной системы были таковы, что ни одна из планет между Солнцем и Марсом (включительно) не могла обзавестись спутниками при помощи трех признанных методов — раскола, захвата и конденсации, — то не должна ли была Земля тоже остаться в одиночестве? Однако факт остается фактом: Земля в ее теперешнем состоянии имеет спутник, причем непропорционально большой. Как же это объяснить?

Еще одно открытие, сделанное при выполнении программы «Аполлон», свидетельствует против теории конденсации. Поверхность Луны, а также ее минеральный состав предполагают наличие «океана магмы», образовавшегося при частичном расплавлении недр Луны. Для этого требуется достаточно мощный источник тепла. Такое количество тепла могло высвободиться только в результате катастрофы, но никак не в процессе конденсации. Как же объяснить океан магмы и другие найденные на Луне свидетельства катастрофического нагрева?

Условие формирования Луны с достаточно большим моментом импульса и наличие катастрофы, вызвавшее выделение огромного количества тепла, привели (после завершения программы «Аполлон») к появлению гипотезы, получившей название «теории большого удара».

Она развилась из предположения Уильяма Хартмана, геохимика из Института планетарной науки в Туксоне, штат Аризона, и его коллеги Дональда Р. Дэвиса. В 1975 году они высказали мысль, что в образовании Луны важную роль могли играть удары и столкновения «Satellitesized Planetesimals and Lunar Origin», «Icarus», том 24). Согласно их вычислениям частота, с которой планеты подвергались бомбардировке со стороны мелких и крупных астероидов на последних стадиях своего формирования, была гораздо выше, чем в настоящее время. Некоторые астероиды были достаточно велики, чтобы при ударе отколоть часть планеты; в случае с Землей этот осколок превратился в Луну.

Идея была подхвачена двумя астрофизиками, Аластером Дж. У. Камероном из Гарварда и Уильямом Р. Бардом из Калифорнийского политехнического института. Их работа «Origin of the Мооп» («Lunar Science», том 7, 1976) описывала небесное тело размером с планету — не меньше Марса, — летящее навстречу Земле со скоростью 24 500 миль в час. Это тело появилось из-за границ Солнечной системы и двигалось к Солнцу, но на его пути оказалась Земля с ее все еще находящейся в стадии формирования орбитой. «Скользящий удар» (рис. 41) слегка повернул Землю, что привело к наклонению ее эклиптики (в настоящее время наклонение составляет 23,5 градуса), а также нагреву и частичному расплавлению верхних слоев двух небесных тел, в результате чего произошел выброс испарившихся пород на орбиту вокруг Земли. Масса этого выброса в два раза превышала массу Луны, а сила его была такова, что вещество рассеялось на значительном расстоянии от Земли. Часть вещества упала обратно на Землю, но достаточное его количество оказалось довольно далеко, в конечном итоге конденсировалось и превратилось в Луну.

Эта теория «столкновения-выброса» была усовершенствована авторами по мере того, как возникали различные вопросы, а также модифицирована другими коллективами ученых, которые применили методы компьютерной симуляции (лидировали в этих исследованиях группы А. С. Томпсона и Д. Стивенсона из Калифорнийского политехнического института, X. Дж. Мелоша и М. Киппа из Национальной лаборатории в Сандии, и В. Бенца и У. Л. Слаттери из Национальной лаборатории в Лос-Аламосе).

В соответствии с этим сценарием (на рис. 42 изображена смоделированная последовательность общей длительностью около восемнадцати минут) удар привел к сильнейшему нагреву (возможно, до 12 000 градусов по Фаренгейту), что вызвало расплавление обоих небесных тел. Основная масса ударившего в Землю тела опустилась к центру расплавившейся Земли, а часть обоих небесных тел испарилась и была с силой выброшена наружу. Охлаждаясь, Земля видоизменилась — в ее центре появилось богатое железом ядро. Часть выброшенного в пространство вещества упала на Землю, а остальная — в основном принадлежавшая пришельцу — охладилась и конденсировалась на некотором расстоянии от нашей планеты, превратившись в Луну, вращающуюся вокруг Земли.

Другим существенным отступлением от первоначальной теории «большого удара» стало осознание — в целях разрешения вопросов, касающихся химического состава — что пришелец должен был сформироваться в той же области пространства, что и Земля, а не за пределами Солнечной системы. Но в таком случае, откуда у него взялась огромная кинетическая энергия, достаточная для испарения вещества?

Существует еще и вопрос вероятности, на который обратил внимание сам Камерон во время выступления на гавайской конференции. «Какова вероятность того, — спрашивал он, — что внепланетарное тело массой не меньше, чем у Марса, находилось внутри Солнечной системы в момент времени, подходящий для нашего предполагаемого столкновения?» Он считал, что через 100 миллионов лет после формирования планет внутри новорожденной Солнечной системы сохранялась серьезная нестабильность и присутствовало достаточное количество «протопланетных остатков», чтобы сделать столкновение с крупным объектом вполне вероятным.

Последующие расчеты показали, что для получения конечного результата объект, с которым столкнулась Земля, должен был быть в три раза больше Марса. Это обострило вопрос, где и как в окрестностях Земли могло образоваться такое небесное тело. В ответ астроном Джордж Уэтерил из Института Карнеги произвел обратные расчеты и обнаружил, что внутренние планеты Солнечной системы могли образоваться из вращающегося пояса, состоявшего примерно из пятисот планетезималей. Постоянно сталкиваясь друг с другом, небольшие планетезимали послужили строительным материалом как для планет, так и для небесных тел, продолжающих бомбардировать их. Вычисления подтверждают правдоподобность теории «большого удара» в ее модифицированном виде, то есть в виде сценария «столкновение-выброс» с выделением огромного количества тепла. «Тепло, выделившееся при таком ударе, — делает вывод Уэтерил, — расплавило бы оба тела». Это объясняет, во-первых, возникновение железного ядра у Земли, а, во-вторых, существование океанов расплавленной магмы на Луне.