Ученые нашли часть Теи, похороненную глубоко внутри Луны

Около 4,5 миллиардов лет назад нечто размером с Марс столкнулось с недавно сформировавшейся Землей, что привело к колоссальному взрыву. Считается, что этот объект не только слился с Землей, но и выбросил часть материи, которая стала Луной.

Эта история известна как гипотеза гигантского столкновения; объект размером с Марс называется Тея; и теперь ученые считают, что они нашли следы Теи на Луне.

Гипотеза о гигантском столкновении была предпочтительной моделью для объяснения образования Луны в течение многих лет.

«Эта модель была способна учитывать недавние наблюдения из образцов, возвращенных миссиями «Аполлон», которые включали низкое содержание железа на Луне относительно Земли», исследователи из Университета Нью-Мексико написали в своей статье.

Модели предсказывали, что около 70-90 процентов Луны должны были состоять из реформированной Теи. Однако изотопы кислорода в лунных образцах, собранных астронавтами Аполлона, были очень похожи на наземные изотопы кислорода — и сильно отличались от изотопов кислорода на других объектах Солнечной системы.

Одним из возможных объяснений является то, что Земля и Тея имели схожие составы. Во-вторых, во время удара все перемешалось, что, по данным моделирования, маловероятно.

Кроме того, шансы Теи, иметь состав, подобный Земле на самом деле чрезвычайно малы. Это означает, что, если Луна — это в основном Тея, ее изотопы кислорода должны отличаться от изотопов кислорода Земли.

Это близкое сходство было основной проблемой для гипотезы гигантского столкновения. За эти годы исследователи опубликовали несколько статей, пытаясь объяснить это.

Вот откуда возникла идея, что Тея слилась с Землей. В другом исследовании предполагалось, что в результате столкновения образовалось облако пыли, которое затем превратилось в Землю и Луну. Были предположения, что, возможно, Тея и Земля образовались очень близко друг к другу.

Ученый Эрик Кано и его коллеги пошли другим путем: тщательный повторный анализ лунных образцов.

Они получили ряд образцов из разных типов горных пород, собранных на Луне — как с высоким, так и с низким содержанием титана из лунной породы; анортозиты из высокогорья и нориты из глубин, поднятые вверх во время процесса, называемого переворотом лунной мантии; и вулканическое стекло.

Для нового анализа исследовательская группа изменила стандартную технику анализа изотопов для получения высокоточных измерений изотопов кислорода. И они действительно нашли что-то новое: этот изотопный состав кислорода варьировался в зависимости от типа исследуемой породы.

«Мы показываем, — писали они в своей статье, — что метод усреднения данных изотопов Луны при игнорировании литологических различий не дает точной картины различий между Землей и Луной».

Исследователи обнаружили, что чем глубже происхождение образца породы, тем тяжелее изотопы кислорода по сравнению с земными.

Это различие можно было бы объяснить, если бы во время удара только внешняя поверхность Луны была измельчена и перемешана, что привело к сходству с Землей. Но глубоко внутри Луны часть Теи остается относительно нетронутой, а ее изотопы кислорода оставались ближе к своему первоначальному состоянию.

В исследовании утверждается, что это довольно точное свидетельство того, что Тея могла сформироваться дальше в Солнечной системе и двинуться внутрь перед большим столкновением, создавшим Луну.

«Очевидно, что отчетливо различимый изотопный состав кислорода у Теи не был полностью утрачен в результате гомогенизации во время гигантского столкновения», — заключили исследователи.

«Таким образом, этот результат устраняет необходимость в моделях гигантского удара включать механизм полной гомогенизации изотопов кислорода между двумя телами и обеспечивает основу для будущего моделирования формирования Луны».

Исследование было опубликовано в журнале Nature Geoscience.

Источники: Фото: (Mark Garlick/Science Photo Library/Getty Images)