Немецкие ученые определили, что наш естественный спутник моложе, чем считалось ранее. В новом исследовании исследователи предположили, что воздействие протопланеты размером с Марс на молодую Землю, из которой образовалась Луна, произошло на 85 миллионов лет позже, чем предполагалось ранее.
Согласно общепринятой гипотезе, планета-прототип размером с Марс под названием Тейя поразила молодую Землю. Новое тело сформировалось из мусора, выброшенного во время этого столкновения, который сформировался в теперь видимую Луну.
В ходе новых исследований ученый из Немецкого космического агентства (Deutsches Zentrum für Luft- und Raumfahrt - DRL) и Вестфальского университета Вильгельма в Мюнстере обнаружил, что наш естественный спутник моложе, чем считалось ранее. Предыдущие предположения о формировании Луны указывали на то, что ей около 4,51 миллиарда лет. По данным немецких ученых, нашей спутнице около 85 миллионов лет, и она была создана 4,425 миллиарда лет назад. Ученые описали свои выводы в издании Science Advances .
Молодая Солнечная система
Четыре с половиной миллиарда лет назад Солнечная система была хаотичным местом. Земля продолжала собирать окружающую материю и расти. Внутри становилось теплее, и большие части скалистого плаща растаяли и образовали океаны магмы. За это время Земля приобрела естественный спутник, который сегодня вращается вокруг нее. Космическое столкновение между Землей и протопланетой извергло горную породу с молодой Земли. В конце концов, этот мусор превратился в новое планетное тело - Луну.
В принципе, большинство ученых сходятся во мнении о том, как образовалась Луна, но речь идет не о деталях процесса и, конечно же, не о времени, когда произошло столкновение.
Результаты нашего последнего моделирования позволяют предположить, что молодая Земля столкнулась с протопланетой примерно через 140 миллионов лет после рождения Солнечной системы, 4,567 миллиарда лет назад. По новым расчетам, это произошло 4,425 миллиарда лет назад. Тогда и родилась Луна, - сказал Максим Морис из DRL.
За это время Земля превратилась в планету. Во время этого развития более тяжелые металлы утонули и образовали ядро из железа и никеля, которое было окружено толстой мантией из камней. Эти породы стали более горячими из-за процесса аккреции и распада радиоактивных элементов. Это позволило разделить металлы и силикаты внутри Земли в течение нескольких десятков миллионов лет.
Столкновение Земли с Тейей
На этой стадии Земля была поражена Теей, протопланетой, которая, по мнению ученых, могла быть размером с Марс. В греческой мифологии Тейя была одной из титанидов, богиней зрения и сияющего неба, а матерью Селены - богиней Луны. В первые "дни" Солнечной системы было много подобных объектов. Некоторые были выброшены из Солнечной системы, а остальные были уничтожены в результате столкновений с другими объектами.
Тейя ударила Землю и высвободила столько материала из мантии планеты, что она могла сформировать новый объект - Луну. Во время столкновения был создан океан магмы глубиной в несколько тысяч километров. Но сегодня, после столкновения, никаких следов не осталось.
Рождение Луны
Воссоздание этого события требует много воображения и творчества. Столкновение двух тел и огромная энергия, сопровождающая это событие, вызвали выброс большого количества камней из молодой мантии Земли. Они собрались в кольцо пыли вокруг Земли. «После этого события Луна образовалась за довольно короткое время, возможно, за несколько тысяч лет», - пояснила Дорис Бройер из DLR, соавтора исследования.
Образцы лунных пород, собранные во время миссии "Аполлон", недостаточны для проверки ранее принятых 4,51 миллиардов лет для возраста Луны, но это можно рассчитать, используя другой метод. Столкновение молодой Земли с протопланетой размером с Марс означает, что порода, из которой состоит Луна, происходит с Земли и может быть использована для определения времени космического столкновения.
Новое исследование предполагает, что Луна была образовалась, когда Земля была почти полностью сформирована. «Наши расчеты показывают, что это, вероятно, произошло в самом конце процесса формирования Земли», - призналась Сабрина Швингер, описывая хронологическую последовательность событий.
Океаны магмы
Не только на молодой Земле были океаны магмы. Энергия от аккреции также привела к образованию на Луне океана магмы. Ученые считают, что Луна почти полностью расплавилась и, подобно Земле, была покрыта океаном магмы глубиной более 1000 километров. Этот океан магмы быстро начал затвердевать и образовал кору, плавающую на поверхности. Но под этим изолирующим слоем, который замедлял дальнейшее охлаждение и затвердевание магматического океана, Луна долгое время оставалась расплавленной. До сих пор ученые не могли определить, сколько времени понадобилось, чтобы полностью охладить магматический океан, поэтому, по мнению авторов нового исследования, они не могли правильно определить, когда именно образовалась Луна.
Чтобы рассчитать, как долго магма охлаждалась на молодой Луне, ученые использовали новую компьютерную модель, которая впервые всесторонне учитывала процессы, связанные со свертыванием магмы.
Результаты моделирования показывают, что океан магмы на Луне был долгоживущим, и прошло почти 200 миллионов лет, пока он полностью не затвердел, - пояснил Морис. Шкала времени намного длиннее, чем указано в предыдущих исследованиях. Старые модели дали период свертывания всего 35 миллионов лет, - добавил его коллега по DLR Никола Тоси.
Лунный век
Чтобы определить возраст Луны, ученым пришлось пойти еще дальше. Они рассчитали, как изменился состав силикатных минералов, богатых магнием и железом, которые образовались при затвердевании магматического океана. Они обнаружили резкое изменение состава оставшегося магматического океана по мере прогрессирования свертывания.
Это открытие является значительным, поскольку оно позволило авторам связать образование различных типов горных пород на Луне с некоторой стадией эволюции его магматического океана.
Сравнивая измеренный состав лунных пород с предсказанным составом магматического океана из нашей модели, мы смогли проследить эволюцию магматического океана до его начальной точки, времени, когда образовалась Луна, - объясняет Швингер.
Результаты исследований показывают, что Луна образовалась 4,425 ± 0,025 миллиарда лет назад.
Источник: DRL
