Японские ученые объяснили, как образовалась Луна

Среди многих загадок космоса одна совсем рядом. Многие годы ученые спорят, как образовалась Луна. Среди десятка гипотез есть самая популярная: примерно 4,5 млрд лет назад в Землю врезалось небесное тело размером с Марс (условное название этой гипотетической протопланеты Тейя) и "выбило" Луну. Гипотеза многое объясняет в системе Земля-Луна, но имеет одно слабое место. Расчеты показывают, что удар пришелся по касательной, но тогда наш спутник должен на 60 процентов состоять из материала Тейи. На самом деле вещество Луны, доставленное миссиями "Аполлон", очень похоже на материал Земли. И совсем мало от тела "ударника". В итоге возникает противоречие между механикой гигантского столкновения и химическим составом двух небесных тел.

Группа японских ученых во главе с Нацуки Хосоно заявила, что сумела решить эту задачу с помощью компьютерной модели. Все встает на свои места, если допустить, что на момент столкновения поверхность Земли была не твердой, а состояла из океана расплавленной магмы. А вот Тейя была полностью твердой. Модель показала, что в этом случае, даже при ударе по касательной, жидкая магма Земли стала основой выброшенного в околоземное пространство материала. Когда он остыл, сформировалась Луна в ее нынешнем виде.

Надо отметить, что версии о земной магме выдвигались и раньше, однако встречали возражение многих ученых и прежде всего геологов. Они не находили подтверждений, что в истории Земли был такой период. А чтобы на модели проверить гипотезу образования Луны из "жидкой" Земли, не хватало компьютерных мощностей и алгоритма расчета.

Заслуга группы Нацуки Хосоно именно в том, что они впервые сумели разработать алгоритм, позволивший существенно увеличить объемы и скорость вычислений. Авторы отмечают, что модель не только подтверждает гипотезу гигантского столкновения, но и освобождает ее от многих ограничений, связанных со скоростью ударного тела и углом столкновения. Кроме того, модель показывает, что после столкновения "частицы" магмы нагреваются и, частично переходя в газообразное состояние, увеличиваются в объеме сильнее, чем твердые "частицы", образовавшиеся при разрушении Тейи, и именно они составляют основной объем выброшенного на орбиту Земли материала. Поэтому по геохимическим признакам состав Луны гораздо ближе к земному материалу, чем к материалу ударного тела. К моменту оформления на орбите Земли протопланетного облака Луны соотношение в нем массы земного вещества и вещества Тейи составило примерно 80:20. Но даже эти цифры вызывает у ученых вопросы. Ведь изотопный состав кислорода в породах Земли и Луны настолько близок, что допускает лишь минимальное количество в составе Луны другого материала, кроме земного. И конечно, геологам надо искать доказательства, что Земля была когда-то расплавленной. Так что модель требует как минимум уточнений.

Кстати

Германские ученые из Мюнстерского университета утверждают, что нашли убедительный ответ на вопрос: как и когда вода появилась на Земле. Ранее было известно, что так называемые "углеродистые" метеориты, которые относительно богаты водой, происходят из внешней области Солнечной системы, а более сухие "неуглеродистые" метеориты образовались в ее внутренней области. Но когда и как этот углеродистый материал с водой попал на Землю?

Найти ответ немецким ученым помогли изотопы металла молибдена. Они позволяют различить углеродистые и неуглеродистые материалы и понять, где они сформировались - во внешней или внутренней области Солнечной системы. В итоге ученые доказали, что большая часть молибдена в мантии Земли появилась от протопланеты Тейя, столкновение которой с Землей около 4,4 миллиарда лет назад привело к образованию Луны. А сама Тейя произошла из внешней области Солнечной системы. По словам ученых, в результате столкновения было получено достаточно углеродистого материала, чтобы обеспечить Землю огромным количеством воды.