The.Spaceway

Астронавты и космонавты, имевшие опыт пребывания на Международной космической станции (МКС), постоянно испытывают благоговение, когда видят под собой кривизну Земли. Нечто подобное время от времени испытывают ученые, изучающие Красную планету, благодаря все еще действующему космическому аппарату NASA "Марс Одиссей".

Все снимки, представленные в статье, были получены в конце ноября 2023 года с высоты около 400 километров — примерно на той же орбите, где сегодня работает МКС. Изображения получились весьма атмосферными в прямом смысле слова.

Когда десять изображений объединили в одну панораму, исследователи получили совершенно непривычный вид Марса: испещренная горами и кратерами поверхность планеты под слоями облаков и пыли, парящими в атмосфере.

Для ученых эта съемка оказалась не просто эстетическим наслаждением, а редкой возможностью рассмотреть структуру марсианской атмосферы сбоку, а не сверху, как обычно.

Камера THEMIS, установленная на борту "Марса Одиссей", в основном смотрит непосредственно вниз. Ее инфракрасные датчики позволяют определять состав пород, идентифицировать лед, песок и пыль, а также фиксировать суточные и сезонные перепады температуры.

Кроме того, прибор помогает исследовать и атмосферу — например, определять количество кристаллов водяного льда и пыли. Однако при обычной ориентации аппарата он получает информацию лишь из относительно узкого столба атмосферы непосредственно под собой.

Исследователям хотелось увидеть гораздо больше. Для этого THEMIS пришлось направить не привычно вниз, а под углом к поверхности. Подготовка к такому сеансу наблюдений заняла три месяца. Почему так долго? Все дело в том, что инженерам NASA и Lockheed Martin нужно было рассчитать, как именно повернуть аппарат для получения желаемой перспективы, но при этом не нарушить его орбиту или, что еще хуже, случайно не уронить его на поверхность планеты. Даже незначительная ошибка могла бы похоронить миссию, которая трудится на благо науки без малого четверть века (выход на орбиту состоялся 24 октября 2001 года).

В итоге "Марс Одиссей" запечатлел не просто поверхность Марса, но и срез его атмосферы. На снимках отчетливо видно, где находятся слои облаков и пыли относительно друг друга. Наблюдения подтвердили, что чрезвычайно разреженная атмосфера Марса представляет собой многослойную структуру, где слои облачности чередуются со слоями пыли разной концентрации.

Джонатон Хилл из Университета штата Аризона, ответственный за операции с камерой THEMIS, отметил, что до этого момента ни одному марсианскому космическому аппарату еще не удавалось получить подобный вид.

Дополнительные данные — это бесценный вклад в наше понимание климатической истории Красной планеты, которая в далеком прошлом была куда более комфортным местом, потенциально пригодным для зарождения простейшей жизни.

Хотите больше науки в вашей жизни? Тогда приглашаю вас в мои каналы — новый материал выходит каждые четыре часа:

▪ VK: https://vk.ru/thespaceway

▪ Telegram: https://t.me/thespaceway

Эта история о земной воде, которая оказалась надежно изолированной от дневного света и участия в гидрологическом цикле с тех пор, как на Земле еще даже не появилась многоклеточная жизнь. О воде, которая находится под толщей горных пород дольше, чем существовали динозавры — да что там динозавры, она пребывает в таком состоянии дольше, чем существует кислородная атмосфера планеты в ее современном виде.

Где нашли эту воду

Все началось в медно-цинковом руднике Кидд-Крик в канадской провинции Онтарио — одной из самых глубоких шахт в мире. В 1980-х годах геологи заметили, что на глубине около 2,4 километра из трещин в породе сочится вода, и ради удовлетворения любопытства решили выяснить, сколько ей лет.

Первые оценки шокировали — воде оказалось порядка 1,5 миллиарда лет. Это тут же стало рекордом среди всех известных источников подземных вод. По мере углубления шахты ученые продолжали исследовать глубинные воды и терпеливо дожидаться появления технологий, которые позволили бы более точно установить возраст находок.

В 2016 году международная команда исследователей, которую возглавила профессор геохимии Барбара Шервуд Лоллар из Университета Торонто, смогла получить образцы воды из той же шахты с глубины около трех километров. Анализ показал, что возраст этой изолированной влаги составляет примерно 2,64 миллиарда лет!

Для сравнения: сама Земля существует около 4,54 миллиарда лет, а первые многоклеточные* организмы появились на планете примерно 1,63 миллиарда лет назад.

*Согласно предыдущим оценкам, Франсвильская биота — одна из наиболее ранних форм многоклеточной жизни возрастом около 2,1 миллиарда лет. Однако сегодня ученые все же сходятся во мнении, что это был не полноценный многоклеточный организм, а сложная колония одноклеточных. Следовательно, я буду оперировать исключительно подтвержденной информацией.

Как вообще можно датировать воду?

Для этого геохимики исследуют изотопный состав благородных газов и продукты радиоактивных процессов, накопившиеся в жидкости и окружающих породах. В частности, ключевое значение имеют гелий, неон, аргон, а также криптон и ксенон.

Естественный радиоактивный распад в породе на протяжении эонов приводит к образованию и накоплению определенных изотопов и газов. Измерив их точную концентрацию, сегодня ученые могут с высокой точностью определить, как долго влага была отрезана от внешнего мира.

Почему она "выпала" из цикла

Обычный гидрологический цикл — это непрерывный круговорот: испарение с поверхности океанов и суши → конденсация в облаках → осадки → сток по рекам или просачивание в грунтовые воды → и рано или поздно возвращение в атмосферу.

Даже подземные воды в обычных водоносных горизонтах, являющиеся наиболее медленной составляющей этого цикла, обычно обновляются за годы, столетия, тысячелетия, а в некоторых случаях — за десятки тысяч лет.

Вода в Кидд-Крик оказалась заключена в трещинах и порах древней кристаллической породы возрастом около 2,6–2,7 миллиарда лет. Эти пласты имеют крайне низкую проницаемость, поэтому скрытая на глубине влага полностью изолирована от процессов на поверхности планеты и обычных водоносных горизонтов.

По сути, перед нами не подземная река и не грунтовые воды в привычном смысле, а изолированный объем жидкости, сохранившийся в толще очень древней породы.

Таким образом, эта вода буквально выпала из гидрологического цикла. Уже более двух миллиардов лет она не смешивается с постоянно обновляющимися поверхностными водами, не попадает в океан и, следовательно, не оказывается в атмосфере для последующей конденсации и выпадения в виде осадков.

Можно ли эту воду выпить?

Физически можно, но точно не стоит. Во-первых, она чрезвычайно соленая — примерно в 10 раз солонее современной морской воды. Такая экстремальная концентрация соли объясняется тем, что в очень далеком прошлом эти пласты были дном древнего океана, а за прошедшие миллиарды лет запертая в микротрещинах влага непрерывно реагировала с породой, буквально высасывая из нее минералы.

По воспоминаниям самой Барбары Шервуд Лоллар, которая все же рискнула попробовать каплю этой жидкости на язык, она оказалась невероятно горькой и вязкой, похожей по консистенции на сироп. Кроме того, вода имеет характерный запах тухлых яиц, обусловленный содержанием растворенных соединений серы, включая сероводород.

В этой воде нашли жизнь

Несмотря на миллиарды лет изоляции, отсутствие доступа к солнечному свету и практически полное отсутствие кислорода, в этих глубинных водах обнаружили следы активной микробной жизни.

Микроорганизмы здесь не могут получать энергию от Солнца. Вместо этого они используют химическую энергию, возникающую благодаря взаимодействию воды с окружающими минералами. Один из ключевых процессов — радиолиз воды. Естественный радиоактивный распад элементов в породе приводит к расщеплению молекул воды и образованию молекулярного водорода, который служит топливом для подземных обитателей.

Что же это за существа? Ученые обнаружили там уникальные бактерии-камнееды (литотрофы), не встречающиеся на поверхности планеты. Основу этого скрытого мира составляют сульфатредуцирующие бактерии рода Desulfotomaculum, которые вместо кислорода дышат сульфатами, и бактерии рода Fuchsiella, преобразующие водород в питательные вещества.

Эти древние микробы живут в режиме жесткого энергосбережения: в то время как обычные бактерии делятся каждые 20 минут, обитатели Кидд-Крик предпочитают делиться раз в несколько столетий.

Ценность открытия для астробиологии

Если микробные экосистемы способны существовать глубоко под поверхностью Земли, используя исключительно энергию геохимических процессов, возникает справедливый вопрос: может ли нечто похожее происходить на других небесных телах?

В первую очередь исследователей интересует Марс, под поверхностью которого, скорее всего, скрывается жидкая вода. Вкупе с минералами и источниками химической энергии это может обеспечить условия для поддержания микробной жизни, зародившейся в далеком прошлом, когда Красная планета была более дружелюбным миром. Более того, похожие изолированные миры ученые надеются обнаружить в подледных океанах спутников Юпитера и Сатурна — Европы и Энцелада соответственно.

Именно поэтому глубинная биосфера Земли так важна для астробиологии. Она наглядно доказывает: для процветания жизни свет родительской звезды и какой-то особый состав атмосферы — вовсе необязательные компоненты.

А теперь представьте, если окажется, что практически все небесные тела Солнечной системы — по крайней мере, их глубины — населены уникальными живыми существами, появившимися независимо друг от друга.

На этом я заканчиваю, но оставляю вам эту пищу для размышления.

Хотите больше науки в вашей жизни? Тогда приглашаю вас в мои каналы — новый материал выходит каждые четыре часа:

▪ VK: https://vk.ru/thespaceway

▪ Telegram: https://t.me/thespaceway

Вопрос, озвученный в заголовке, кажется простым. Правда ведь? Но чем глубже начинаешь рыть (в буквальном смысле — прямо к ядру планеты), тем более сумасшедшие всплывают цифры. Приготовьтесь: то золото, которым люди меряют свое богатство тысячи лет, — это буквально ничто по сравнению с тем, что скрыто под нашими ногами.

Сколько золота добыто за всю историю?

За все тысячелетия задокументированной истории — от древнеегипетских рудников до современных шахт в Южной Африке и Австралии — люди добыли, по оценкам геологов, около 200 000 тонн золота.

Ого-го! Звучит внушительно, не так ли? А теперь давайте попытаемся представить все это физически. Если собрать абсолютно все золото, которое когда-либо было добыто человечеством — все обручальные кольца, слитки в американских хранилищах Форт-Нокса и Шанхайском хранилище Китая, золото фараонов, инков, все то, что награбили конкистадоры, вывозя через океан в Европу на галеонах, — и переплавить в куб, то получится фигура со стороной чуть больше 21 метра.

Это меньше футбольного поля. Это можно с лихвой уместить под Эйфелевой башней. Просто вдумайтесь: все золото человеческой истории, вся неутолимая жажда наживы, все кровопролитные войны за него — уместились бы в объем одного небольшого здания.

Однако это лишь вершина айсберга. Но обо всем по порядку.

Откуда вообще взялось золото на Земле?

Атомы золота рождаются только в самых экстремальных процессах Вселенной: небольшое — по астрономическим меркам — количество при взрывах некоторых массивных звезд и львиная доля при столкновениях нейтронных звезд. Такие события выбрасывают в окружающее пространство облака, насыщенные тяжелыми элементами, включая золото и платину.

Эти облака объединяются с другими газопылевыми облаками и при благоприятных условиях становятся частью будущей планетарной системы. Солнечная система не стала исключением, и золото было частью "строительного материала" всех небесных тел, включая Землю.

Но вот парадокс: на ранних этапах формирования наша планета представляла собой раскаленный шар из расплавленного металла. Золото — элемент "сидерофильный", то есть буквально "любящий железо". Таким образом, практически все золото, изначально бывшее в составе новорожденной планеты, ушло вместе с железом в самое ядро Земли.

То есть все то золото, которое человечество добывало, добывает и будет добывать из земной коры, — это не остатки первичного золота. Это ресурс, доставленный на Землю уже после формирования ядра и ее остывания — во время поздней метеоритной бомбардировки, когда молодую планету засыпало астероидами, богатыми металлами.

И тут возникает вполне логичный вопрос: сколько золота в ядре Земли?

Золото земного ядра

По расчетам геохимиков, в ядре Земли может находиться до 2,5 квадриллиона тонн золота. Это настолько огромное количество, что если бы по мановению волшебной палочки его можно было извлечь и равномерно распределить по всей поверхности планеты — суше и океанам, — получился бы слой золота толщиной около полуметра.

"Откуда такие цифры? Ведь есть только Кольская сверхглубокая скважина и до ядра никто не добирался!" — возмутится ностальгирующий читатель.

Объясняю: все оценки состава ядра — результат косвенных методов: сейсмических волн, гравитационных измерений, лабораторных экспериментов с веществами при экстремальных давлениях и температурах, моделирования, а также анализа метеоритов, являющихся остатками "строительного материала", из которого сформировалась Солнечная система. То есть перед нами вывод, к которому наука шла десятилетиями, объединяя данные разных методов.

Выходит, что все 200 000 тонн, добытые человечеством за всю историю цивилизации — это буквально пылинка, соринка, случайно просыпавшаяся сверху, пока основной запас надежно заперт в раскаленном металлическом сердце планеты на глубине почти 3 000 километров. Я просто напомню, что шахта Мпоненг в Южно-Африканской Республике (ЮАР), являющаяся самой глубокой шахтой на Земле, имеет глубину всего 4,3 километра. И работа даже на столь небольшой по планетарным меркам глубине — это труд на пределе человеческих возможностей.

Золото Мирового океана

Еще один увлекательный поворот сюжета: золото растворено в морской воде, во всем Мировом океане. Его общее количество оценивается примерно в 15–20 тысяч тонн, что сопоставимо с десятой частью всего добытого человечеством золота!

В 1920-х годах лауреат Нобелевской премии по химии Фриц Габер — тот самый, что изобрел процесс синтеза аммиака, — всерьез взялся за проект по извлечению золота из морской воды. Габер и его команда получили государственное финансирование, так как тогдашнее правительство Германии рассчитывало выплатить с помощью океанского золота огромные репарации после Первой мировой войны.

Габер провел годы на борту кораблей, анализируя пробы морской воды по всему миру. Итог — полный провал. Реальная концентрация золота оказалась в тысячи раз ниже (доли грамма на миллион тонн воды), чем предполагали первые, ошибочные измерения. Проще говоря, добывать золото из морской воды экономически нецелесообразно.

Проект Габера в итоге закрыли, а сам ученый до конца жизни считал эту историю личным поражением.

Сколько золота еще можно добыть?

По оценкам геологической службы США, разведанные, но еще не добытые запасы золота в земной коре составляют около 57 000 тонн. При нынешних темпах добычи (порядка 3 000 тонн в год) этого хватит на 19-20 лет — хотя геологи наверняка найдут еще месторождения.

Хотите больше науки в вашей жизни? Тогда приглашаю вас в мои каналы — новый материал выходит каждые четыре часа:

▪ VK: https://vk.ru/thespaceway

▪ Telegram: https://t.me/thespaceway

14 сентября 2017 года космический аппарат NASA "Кассини" сделал последний снимок в своей карьере. Через несколько часов он должен был войти в атмосферу Сатурна и завершить почти 20-летнее путешествие, 13 лет из которых аппарат исследовал систему окольцованного гиганта.

На снимке показана ночная сторона Сатурна, которая в момент наблюдения не получала прямых солнечных лучей. Однако планета не выглядит черной, так как ее верхние слои атмосферы мягко освещались светом, отраженным от колец.

Снимок был получен 14 сентября в 19:59 UTC (22:59 по московскому времени) широкоугольной камерой "Кассини" с расстояния около 634 000 километров от Сатурна. Масштаб изображения составляет примерно 17 километров на пиксель. Параллельно работали научные приборы зонда, продолжая собирать бесценные данные и отправлять их на Землю.

Интересная деталь: в момент съемки место будущего погружения находилось на ночной стороне планеты. Однако Сатурн вращается, поэтому к моменту погружения эта область уже освещалась солнечным светом.

На следующий день, 15 сентября 2017 года, "Кассини" начал свой последний маневр. Аппарат вошел в верхние слои атмосферы Сатурна на скорости около 113 000 километров в час (примерно 31,39 километра в секунду). Его двигатели работали на полной мощности, помогая удерживать антенну направленной к Земле с целью передачи последних научных данных. Когда атмосфера стала достаточно плотной, аппарат потерял устойчивость, связь прервалась — и "Кассини" разорвало, расплавило и рассеяло в облаках Сатурна. То есть "Кассини" фактически стал частью газового гиганта.

Для чего было нужно уничтожать аппарат?

К концу миссии "Кассини" почти исчерпал запас топлива, необходимого для постоянной корректировки орбиты. Теоретически его можно было бы оставить в системе Сатурна и в таком состоянии, продолжая собирать данные. Однако без возможности контролировать траекторию зонда появлялся огромный риск столкновения с одним из спутников планеты.

Особенно важно было уберечь 504-километровый Энцелад, у которого обнаружили глобальный подповерхностный океан со всеми компонентами, необходимыми для зарождения и поддержания жизни в ее земном понимании. Это один из главнейших объектов со статусом потенциально обитаемого мира в пределах Солнечной системы.

Если присутствие земных микроорганизмов на аппарате, переживших 20-летнее космическое странствие, кажется маловероятным, то остатки топлива и технические материалы — абсолютно реальная угроза, способная загрязнить окружающую среду и исказить данные будущих исследований. Проще говоря, последствия такого падения могли бы привести, например, к ложным биомаркерам, а значит, следующие миссии стоимостью в миллиарды долларов пошли бы по ложному следу, у которого нет никакой научной ценности.

Именно поэтому финал "Кассини" — как и любых других аппаратов, созданных для исследования газовых гигантов, — был предопределен: к концу миссии рукотворный объект должен быть направлен в атмосферу планеты для уничтожения.

Последний снимок получился удивительно символичным.

На нем нет самого "Кассини". Нет огня, падения или вспышки. Только огромная планета, ее ночная сторона, мягко подсвеченная собственными кольцами, и область, где через несколько часов завершится одна из самых выдающихся космических экспедиций в истории.

"Кассини" сделал последний снимок Сатурна — а затем отправился в его гравитационные объятия.

Хотите больше науки в вашей жизни? Тогда приглашаю вас в мои каналы — новый материал выходит каждые четыре часа:

▪ VK: https://vk.ru/thespaceway

▪ Telegram: https://t.me/thespaceway

Прежде чем я перейду к герою статьи, нужно разобраться с одним скользким вопросом: а что вообще считать живым?

Вирусы, например, невероятно малы. Но наука не считает их живыми организмами в полной мере — у них нет клеточного строения, нет обмена веществ, и они не способны размножаться самостоятельно вне чужой зараженной клетки. Это, по сути, просто биологический код на флешке, для считывания которого нужно "железо".

Поэтому, говоря о самом маленьком живом существе, я подразумеваю организм, который имеет клеточное строение, а также способен к самостоятельному метаболизму и размножению в подходящей среде.

Итак, это мы прояснили, а значит, начинаем.

Смещенный чемпион

Долгое время звание самого маленького живого организма удерживала Mycoplasma genitalium — бактерия, которая паразитирует в организме человека и вызывает некоторые инфекционные заболевания. Ее размер — всего 200–300 нанометров. Для сравнения: толщина волоса среднестатистического человека составляет примерно 80 000 нанометров.

Ради такой экстремальной миниатюризации эволюции пришлось пойти на жесткие сокращения. У этого одноклеточного создания нет клеточной стенки, а его геном насчитывает всего 525 генов (у человека их около 20 000). Биологи называют Mycoplasma genitalium почти идеальной моделью минимальной клетки: это живой механизм, лишенный всех "излишеств" и сведенный к абсолютному минимуму деталей.

Но потом нашли кое-что поменьше

В 2019 году микробиологи описали вид симбиотических наноархей со звучным именем Candidatus Nanoclepta minutus. Слово "Nanoclepta" можно перевести как "крошечный воришка", что прекрасно отражает суть представителей этого вида, размер которых варьируется всего от 100 до 150 нанометров.

Candidatus Nanoclepta minutus балансирует на тонкой грани между живым и неживым. У этой малютки нет генов для производства энергии (АТФ), поэтому, чтобы жить и размножаться, она вынуждена присасываться к телу другой, более крупной археи-хозяина и подворовывать у нее жизненно важные ресурсы.

Внимательный читатель задастся вопросом: "Если у нее нет генов для выработки энергии и она полностью зависит от хозяина, то чем она отличается от вируса?"

Разница принципиальная, и она кроется в самостоятельности сборки. Вирус — это, по сути, просто чертеж. У него нет своего оборудования. Он проникает в чужую клетку и заставляет ее рибосомы штамповать вирусные белки. Вирус сам себя не воспроизводит — этим занимается обманутый хозяин.

Наноархея — это полноценный, хоть и крошечный, живой организм. У нее есть своя собственная цитоплазма, своя оболочка и, главное, свои собственные рибосомы. Candidatus Nanoclepta minutus "подключается" к хозяину для получения готовой энергии и молекул-кирпичиков. Но из этих кирпичиков, используя полученную энергию, организм уже самостоятельно, внутри своей клетки, собирает собственные белки и копирует свою ДНК.

Возвращаясь к метафоре выше: вирус — биологический код на флешке. Наноархея — это смартфон, который втихаря подключили к чужому компьютеру, чтобы подзарядить и скачать файлы. Но процессор и операционная система у этого смартфона собственные.

Кстати, генетический код Candidatus Nanoclepta minutus насчитывает около 580 генов. Эволюция смогла уместить объем информации, сопоставимый с Mycoplasma genitalium, в оболочку вдвое меньшего размера. Миниатюризация в действии.

Пределы жизни

Ученые давно пытаются вычислить теоретический минимум — сколько генов нужно клетке, чтобы вообще считаться живой? Эксперименты команды микробиологов и генетиков из Института Крейга Вентера (США) дали ответ: не менее 473 генов. Именно столько содержит созданная ими в 2016 году синтетическая бактериальная клетка JCVI-syn3.0.

Что касается размера, то, согласно подсчетам физиков и биологов, клетка не может быть меньше 50 нанометров. Это абсолютный теоретический предел — меньшего размера просто было бы недостаточно для хранения молекул, необходимых для копирования ДНК и производства белков. Жизнь банально упрется в законы физики.

Все эти исследования — не просто акт удовлетворения любознательности, а поиск ответа на фундаментальный вопрос: где заканчивается химия и начинается жизнь? Может оказаться, что жизнь — не какое-то чудо чудное, а фундаментальное стремление материи к самоорганизации.

Хотите больше науки в вашей жизни? Тогда приглашаю вас в мои каналы — новый материал выходит каждые четыре часа:

▪ VK: https://vk.ru/thespaceway

▪ Telegram: https://t.me/thespaceway

История появления Луны началась примерно 4,5 миллиарда лет назад, когда молодая Земля (протоземля) столкнулась с небесным телом размером примерно с Марс, которое условно называют Тейей. Это событие было настолько разрушительным, что часть земной мантии и фрагменты разрушенной Тейи оказались выброшены на орбиту. Этот материал сформировал вокруг планеты раскаленный диск из обломков и расплавленного вещества.

Из этого диска довольно быстро — по некоторым моделям за считаные часы, по другим оценкам за тысячи или десятки тысяч лет — аккрецировала Луна. В любом случае по астрономическим меркам это произошло мгновенно.

Сразу после формирования Луна находилась на расстоянии примерно 20–25 тысяч километров от Земли. Для сравнения: сегодня среднее расстояние между этими объектами составляет примерно 384 400 километров, и Луна продолжает от нас удаляться прямо сейчас, пока вы читаете этот текст, со скоростью 38 миллиметров в год.

Почему Луна не была ближе

Тут все очень просто: существует физическое ограничение, известное как предел Роша, — минимальное расстояние, на котором крупное тело способно существовать без риска быть разорванным приливными силами более массивного соседа. Для системы Земля — Луна этот предел составляет от 9 500 до 18 000 километров в зависимости от плотности тела.

Формирующаяся Луна на самой ранней стадии представляла собой рыхлую, полурасплавленную массу, аккрецирующую из диска обломков. У нее не было структурной прочности, которая позволила бы удержаться от разрыва на расстоянии в 9 500 километров. Для устойчивого формирования ей необходимо было находиться дальше "жидкого" предела Роша, то есть дальше 18 000 километров, — чтобы одной только собственной гравитации хватило для победы над приливными силами со стороны Земли, которые в противном случае разорвали бы любые формирующиеся сгустки материи на части.

И вот тут моделирование дает оценку в 20–25 тысяч километров от нашей планеты. Именно с этой точки Луна начала свое существование, и стартовал ее долгий путь отдаления от Земли.

Почему Луна удаляется от Земли

В процессе вращения вокруг общего центра масс Луна создает на Земле приливные горбы — возвышения океанической воды и деформации твердой коры, вызванные ее притяжением. Но из-за того, что Земля вращается быстрее (один оборот вокруг своей оси за 24 часа), чем Луна обращается вокруг нее (один оборот примерно за 27,3 дня), эти горбы оказываются немного смещены вперед относительно самой Луны.

Эта, казалось бы, незначительная асимметрия обеспечивает приливное ускорение, которое слегка подталкивает Луну вперед по орбите, одновременно замедляя вращение Земли. Ускоряясь, Луна по законам орбитальной механики поднимается на все более высокую орбиту.

Сегодня этот процесс идет со скоростью 38 миллиметров в год. Цифра настолько точная благодаря отражателям, которые в рамках программы NASA "Аполлон" были оставлены на лунной поверхности. Ученые регулярно посылают к ним лазерные импульсы и измеряют время возврата сигнала. Зная скорость света и время, за которое был пройден путь, можно с легкостью рассчитать расстояние — с точностью до миллиметров.

Стоит отметить, что скорость удаления не была постоянной на протяжении миллиардов лет. Она сильно зависит от конфигурации континентов на Земле, потому что интенсивность приливного трения определяется формой и размерами океанических бассейнов. Были эпохи, когда Луна удалялась значительно медленнее, чем сейчас, и периоды более резкого дрейфа.

Короткие сутки древней Земли

Обратная сторона удаления Луны — замедление вращения Земли, поскольку именно оно питает энергией весь процесс. Когда Луна только сформировалась, продолжительность земных суток составляла всего 5–6 часов.

По мере того как Луна отдалялась, "воруя" угловой момент у Земли, сутки постепенно растягивались — до современных 24 часов, и процесс продолжается, просто крайне медленно: каждое столетие прибавляется около 1,7 миллисекунды. Для сравнения: когда на Земле доминировали динозавры, продолжительность суток составляла 23–23,5 часа.

Гигант на небосводе

Новорожденная Луна была в 15–20 раз ближе к Земле, чем сегодня, а значит, и ее видимый диаметр был тоже в 15–20 раз больше, чем у привычного нам диска. То есть в небе висел исполинский шар, закрывающий значительную часть небосвода и днем, и ночью.

Из-за столь малой дистанции приливные силы были на порядки мощнее нынешних. Океанские приливы представляли собой волны высотой в сотни метров, а земная кора испытывала чудовищные деформации: тут и там появлялись временные горы и разломы.

Как все это узнали?

Разумеется, у нас нет фотографий той эпохи, но имеется не менее ценный источник информации — так называемые приливные ритмиты: осадочные породы с тонкой слоистостью, формирующиеся в приливных зонах. Они естественным образом задокументировали цикличность приливов прошлого. Изучая толщину и структуру этих слоев в древних породах, геологи реконструируют, как менялись длина земных суток и лунная орбита на протяжении миллиардов лет истории планеты.

Комбинируя эти геологические данные с современными лазерными измерениями и физическими моделями приливного взаимодействия, можно с уверенностью говорить о том, насколько близко находилась Луна в момент своего рождения и насколько другой была Земля в начале своей истории.

Хотите больше науки в вашей жизни? Тогда приглашаю вас в мои каналы — новый материал выходит каждые четыре часа:

▪ VK: https://vk.ru/thespaceway

▪ Telegram: https://t.me/thespaceway