Происхождение Луны запутало ученых

Изображение NASA

Три группы исследователей практически одновременно опубликовали работы, подтверждающие гипотезу происхождения Луны в результате столкновения. Все три работы, однако, расходятся в описании деталей этого процесса. Одна из работ появилась на страницах журнала Nature, а две другие вышли в Science. Их краткий обзор опубликован на сайте io9.com

Импактная гипотеза происхождения Луны является если не общепризнанной, то самой распространенной в научном сообществе. Согласно ей, спутник у Земли образовался в результате столкновения прото-Земли с другой планетой, получившей название Тейя. Считается, что по размеру она была сопоставима с Марсом, а столкновение произошло около 4,5 миллиардов лет назад.

В пользу гипотезы столкновения говорит, например, отсутствие на Луне "подвижных" элементов, таких как натрий, калий, цинк и свинец. Соответствующие металлы легко испаряются, поэтому должны были покинуть в свое время раскаленную прото-Луну. С другой стороны, гипотеза столкновения не объясняет практически идентичного изотопного состава других элементов на Земле и Луне, ведь согласно ей большинство вещества Луны пришло из Тейи.

В работе, опубликованной в Nature, исследователи показали, что изотопный состав лунного цинка подтверждает гипотезу столкновения. Они проанализировали распределение тяжелых и легких изотопов элемента в образцах лунного грунта, доставленного миссией "Аполло" и установили, что легких изотопов цинка на спутнике гораздо меньше, чем на Земле. По-видимому, они покинули ее в "горячий период" формирования, так же как калий, натрий и другие подвижные элементы.

Гипотезу столкновения также подтверждают две работы, опубликованные в Science. В них исследователи проводили моделирование самого процесса столкновения. Ученые показали, что наблюдаемую близость изотопного состава (которая не касается "подвижных" элементов) можно объяснить перемешиванием вещества Тейи и прото-Земли в ходе столкновения. Ранее считалось, что при столкновении полного перемешивания не могло произойти, поэтому большая часть Луны должна была состоять из материала Тейи.

Интересно, что два моделирования дали совершенно разные размеры и скорости Тейи, которые, к тому же, не совпадают с традиционными. В одном варианте ее размер был равен размеру прото-Земли, а в другом - существенно меньше даже размеров Марса.

Ранее другая группа исследователей показала, что часть Тейи могла покинуть место столкновения и образовать третье (помимо Луны и Земли) небесное тело.