Свидетельство о рождении Луны

Снимок луны с посадочного модуля программы «Аполлон». Фото: NASA

Ученые впервые нашли следы прародительницы спутника Земли в образцах лунного грунта

Александр Телишев

6 июня, 2014 13:18

5 мин

Немецкие планетологи впервые смогли обнаружить в образцах лунных пород, доставленных на Землю экспедициями программы «Аполлон», следы прародительницы Луны — протопланеты Тейи, врезавшейся в Землю на заре существования Солнечной системы. Данные были опубликованы в журнале Science.

«Различия в изотопных составах пород Луны и Земли есть, однако они очень малы и их крайне сложно заметить. Это означает две вещи — во-первых, теперь мы можем быть уверены в том, что гигантское столкновение действительно произошло. Во-вторых, новые данные позволяют нам оценить геохимический состав Тейи. Это тело было похоже по своему составу на астероиды, которые мы сегодня называем энстатитовыми хондритами», — заявил Даниэль Эрвартс из университета Геттингена (Германия).

Эрвартс и его коллеги из других геохимических институтов Германии сравнили доли «тяжелого» кислорода-17 в фрагментах лунных пород и в наборе образцов минералов с Камчатки, германских гор Айфель и других возвышенных участков Земли. Немецкие планетологи проводили исследование, пытаясь спасти общепринятую теорию формирования Луны, которая в последние годы находится под ударом новых геологических сведений об устройстве недр спутника нашей планеты.

По этой гипотезе, Луна образовалась в результате столкновения Тейи, относительно небольшого протопланетного тела, с «зародышем» Земли. Столкновение привело к выбросу материи Тейи и прото-Земли в космос, из которой и был «слеплен» естественный спутник нашей планеты. Ученые предполагали, что 40% материи Луна унаследовала от Тейи, и около 60% — от будущей Земли.

Теория столкновения прото-Земли с крупным небесным телом хорошо объясняет массу Луны, малое содержание железа на ней и скорости движения Земли и Луны относительно друг друга. Однако при таком столкновении значительную часть материала, составляющего Луну, должна была принести гипотетическая Тейя. По своему составу она должна была отличаться от Земли, как отличается от нее большинство небесных тел внутренней области Солнечной системы. Но на самом деле состав Земли и Луны очень похож — соотношение изотопов хрома, титана, вольфрама и кремния в земных и лунных породах практически идентично.

Срез фрагмента энстатитового хондрита, упавшего в Марокко в 2008 году. Фото: Addi Bischoff / Westfälische Wilhelms-Universität Münster

В последние несколько лет ученые выдвинули десятки уточняющих теорий, позволяющих примирить геологию с астрономией. Самая необычная из них — гипотеза «планеты-юлы». Ее авторы объясняют «земной» изотопный состав Луны тем, что столкновение Тейи с зародышем Земли, похожим по форме на юлу и обладавшим чрезвычайно высокой скоростью вращения, привело к полному расплавлению пород будущей Луны и их перемешиванию с материей Земли. Часть этого расплава была выброшена в виде гигантской «капли» в космос, где превратилась в современную Луну.

Группа Эрвартса пыталась найти собственное объяснение «землеподобности» Луны в химическом и изотопном составе лунного грунта и пород, доставленных экспедициями «Апполон-11», «Аполлон-12» и «Аполлон-16». Авторы статьи обратили внимание на «тяжелые» и «легкие» изотопы кислорода, которых достаточно много и в земных, и в лунных породах.

«Тяжелые» изотопы этого вещества, такие как кислород-17 или кислород-18, практически не отличаются по химической активности и свойствам от «обычного» кислорода-16. Благодаря этому их доля в глубинных и поверхностных породах Земли, Марса и других планет всегда остается одинаковой и зависит лишь от одного параметра — той точки, где сформировалось небесное тело в первые мгновения жизни Солнечной системы.

Эрвартс и его коллеги попытались найти различия в долях кислорода-17 и кислорода-16 в породах Луны и Земли. Ранее подобные исследования неизменно показывали равенство в долях изотопов кислорода вплоть до миллионных долей грамма.

При проверке этих данных немецкие ученые выяснили, что лунные образцы пород содержали в себе на 12 миллионных долей грамма больше кислорода-17, чем аналогичные по массе фрагменты земных минералов. Это означает, что Тейя все-таки существовала и что следы ее материи существуют в недрах Луны. Как отмечают исследователи, столь небольшая разница в долях кислорода говорит о том, что Тейя сформировалась неподалеку от Земли. Судя по косвенным данным, примерно треть или половина современной Луны состоит из пород Тейи. Однако авторы статьи не исключают, что доля материи Тейи в недрах Луны может быть значительно выше в том случае, если Земля пережила дополнительную «астероидную бомбардировку» непосредственно после формирования ее спутника.

ТЕГИ

поддержать проект

Для поднятия хорошего настроения, вы можете угостить наших редакторов чашечкой кофе

Маленькая чашка кофе