Луна отличается от Земли намного больше, чем мы думали ранее. Это открытие ставит под сомнение современные модели, описывающие создание нашего естественного спутника. Так как же все было на самом деле?
Земля образовалась около 4,5 миллиардов лет назад, а Луна - не намного позже. Более тридцати лет восход Луны объясняется столкновением двух протопланет: молодой, недавно сформированной прото-Земли и объекта размером с Марс под названием Тейя. Когда пыль после столкновения обоих небесных тел рассеялась, были созданы два объекта, известные нам сегодня.
Теория, описывающая это гигантское столкновение, объяснила многие особенности Земли и Луны, такие как удивительно большой относительный размер Луны по сравнению с Землей или скорость вращения обоих тел относительно друг друга. Несмотря на это, в последние годы появилась новая информация, которая подорвала этот сценарий и предложила альтернативные.
Создавая теоретические модели, описывающие столкновение Земли и Тейи, ученые всегда приходили к выводу, что наш естественный спутник на 70-90 процентов должен состоять из материи, из которой была сделана Тейа. Из опыта мы знаем, что большинство небесных тел в Солнечной системе имеют свой характерный химический состав. Поэтому можно предположить, что тоже самое было и с таинственной протопланетой. Несмотря на это, породы, доставленные с Луны астронавтами, имеют химический состав, удивительно похожий на Землю, особенно если принять во внимание обилие отдельных изотопов таких элементов, как кислород.
Уникальное сходство обилия изотопов кислорода является огромной проблемой для теории гигантских столкновений. Как оба объекта могут быть похожи друг на друга, поскольку они состоят из остатков двух разных объектов? Наивно можно предположить, что только прото-Земля и Тейа имели одинаковое изобилие отдельных изотопов кислорода с самого начала, но это крайне маловероятно. Можно также сказать, что сразу после столкновения вещество Земли и Тейи очень хорошо перемешалось, например, из-за испарения значительной части Земли. Только для этого должно произойти столкновение в очень необычных условиях.
По этой причине исследователи провели очень точные измерения содержания отдельных изотопов кислорода в различных лунных породах.
Оказалось, что небольшие, но регулярные различия в содержании изотопов кислорода можно увидеть в зависимости от того, какая лунная порода была исследована. Усреднение всех изотопных данных, игнорируя различия между различными типами горных пород, затмило полную картину различий между Землей и Луной.
Результаты измерений показывают, что столкновение прото-Земли и Тейи фактически привело к смешению вещества обоих тел, но образовавшиеся Земля и Луна все еще имели свой собственный характерный химический состав. Затем, в течение первых десяти веков после столкновения, расплавленная порода из образовавшегося в результате столкновения диска обломков привела к сотням лет осаждения лавы на поверхности Луны. Химические и физические процессы между этой падающей лавой и океаном магмы, покрывающим вновь образованную Луну, возможно, привели к тому, что обилие изотопов в верхнем слое коры Луны может быть подобно земным. Напротив, образцы из глубин мантии Луны значительно отличались с точки зрения изотопов от земных пород.
Как следствие, все модели, описывающие гигантское столкновение Земли с Тейей, больше не должны иметь дело с проблемой почти одинакового изобилия кислорода в земных и лунных породах, и это значительно повышает нашу уверенность в том, что такое событие действительно могло произойти.
Источник: NASA
