Номер 2, страница 261 - гдз по физике 11 класс учебник Касьянов

Вопросы. § 71. Эволюция планет земной группы. Глава 9. Эволюция Вселенной - номер 2, страница 261.

2. Почему у Луны отсутствует железное ядро?

Современное научное представление о ядре Луны

Вопрос об отсутствии у Луны железного ядра основан на несколько устаревших данных. Современные исследования, основанные на сейсмических данных миссий «Аполлон» и анализе гравитационного поля Луны, показывают, что у Луны все же есть ядро. Однако оно значительно меньше по сравнению с ядром Земли и имеет свои особенности, что и породило исходный вопрос.

Теория гигантского столкновения (Импактная гипотеза)

Наиболее признанной теорией, объясняющей как формирование Луны, так и особенности её состава, является теория гигантского столкновения. Согласно этой гипотезе, около 4,5 миллиарда лет назад, на заре формирования Солнечной системы, прото-Земля столкнулась с другим крупным небесным телом размером примерно с Марс. Этот гипотетический объект получил имя Тейя.

Процесс формирования Луны и её состав

Столкновение было колоссальной силы и произошло по касательной. В результате:

• Тяжелое железное ядро Тейи погрузилось вглубь прото-Земли и слилось с её собственным ядром. К тому моменту на обоих телах уже произошла дифференциация недр, то есть тяжелые элементы (железо, никель) опустились к центру, образовав ядро, а более легкие силикаты сформировали мантию.
• Огромное количество вещества из мантий (внешних, силикатных оболочек) обоих тел было выброшено на околоземную орбиту.
• Из этого облака обломков, состоящего преимущественно из легких силикатных пород и обедненного железом, со временем под действием гравитации сформировалась Луна.

Таким образом, основная масса железа, которая была и у прото-Земли, и у Тейи, оказалась сконцентрирована в ядре новообразованной Земли. Материал, из которого образовалась Луна, был взят преимущественно из мантий, где содержание железа значительно ниже.

Характеристики лунного ядра

Хотя Луна сформировалась из материала, бедного железом, некоторая его часть все же присутствовала. Под действием гравитации более плотные элементы, включая оставшееся железо, со временем опустились к центру спутника, образовав ядро. Современные данные позволяют описать его так:

• Малый размер: Радиус ядра составляет примерно 330 км, что составляет лишь около 20% от общего радиуса Луны (1737 км). Для сравнения, радиус ядра Земли составляет более 50% от радиуса планеты.
• Низкая масса: Масса лунного ядра оценивается всего в 1-2% от общей массы Луны (у Земли ядро составляет около 32% массы).
• Строение: Предполагается, что ядро состоит из твердого внутреннего ядра (радиусом около 240 км), богатого железом, и жидкого внешнего ядра (до радиуса 330 км). Его окружает частично расплавленный слой на границе с мантией.

Ответ:

Утверждение о полном отсутствии у Луны железного ядра некорректно; ядро есть, но оно очень маленькое. Причина этого кроется в гипотезе формирования Луны в результате гигантского столкновения прото-Земли с планетой Тейя. В ходе этого катаклизма тяжелые железные ядра столкнувшихся тел слились и стали частью ядра Земли. Луна же сформировалась из выброшенных на орбиту обломков их силикатных мантий, которые были значительно беднее железом. Поэтому ядро Луны составляет лишь 1-2% от её массы, в отличие от земного, составляющего около 32% массы нашей планеты.