batrachospermum (batrachospermum) wrote,
batrachospermum
batrachospermum

Categories:

Экзорцизм Луны и Тейи

На четвертый день Бог создал Луну, а потом сел на нее и отдыхал. Ученым не нравится эта библейская история появления нашего любимого спутника, слишком все благостно и пасторально, ученые любят движуху, когда все взрывается, коллапсирует, сталкивается друг с другом. В 1975 году Уильям Хартманн и Дональд Дэвис предложили гипотезу Гигантского столкновения, согласно которой около 4,5 млрд лет назад, когда Земля еще была дитем, в нее жестко вписался объект размером с Марс, имя которому – Тейя, и из выброшенного на орбиту Земли расплавленного материала в следующие несколько сотен миллионов лет сформировалась Луна. Эта модель очень популярна среди ученых, однако много в ней такого, что плохо с ней согласуется. Как известно, в деталях – Дьявол, и приходится с ним считаться, веришь или нет. И вот в апреле в Nature было опубликовано три статьи, которые в какой-то мере попытались изгнать окаянного и продвинуть нас в понимании Гигантского столкновения.


Гигантское столкновение Земли и Тейи около 4,5 млрд лет назад. Иллюстрация: Hagai Perets

Самая бесовская проблема – схожесть химического состава Земли и Луны. Если спутник формировался из осколков Тейи, его состав должен быть больше похож на Тейю. Но ученые думают, что Тейя прилетела из другой части Солнечной системы, а это значит, что она, как и Луна, по изотопам должны отличаться от Земли. А что нам привезли американские «Аполлоны» в 60–70-е годы прошлого века? Лунные камни, совершенно схожие по изотопам с земными!

Как это сходство объяснить? В 2012 году было выдвинуто предположение, что Луна образовалась не из Тейиных ошметков, а из земных. Но теперь Алессандра Матробуоно-Баттисти из Израильского технологического института в Хайфе и ее французские коллеги предлагают более простое решение. Смоделировав на компьютере молодую Солнечную систему, они пришли к выводу, что Тейе необязательно было прилетать откуда-то с задворок, они с Землей могли вырасти по соседству, в участках протопланетного диска, примерно одинаково удаленных от Солнца. То есть формировались они из одной и той же материи.

Планеты, растущие в одной и той же среде, с большей вероятностью сталкиваются друг с другом, отмечает Матробуоно-Баттисти. Проследив за ростом и столкновениями растущих планет в симуляции, ученые увидели, что по меньшей мере в 20% таких коллизий участвуют похожие тела. Это, конечно, не ахти какая великая цифра, но она значительно больше прежних оценок в 1–2%, указывавших на дикую редкость подобных столкновений.



Казалось бы, избавились от одного демона, но тут зубами заклацали другие: азазаза! Земля с Луной похожи, но не совсем: согласно двум другим статьям, вольфрама-182 –легкого изотопа этого элемента – в лунных камнях побольше, чем в земной мантии. Около 25 частей на миллион – разница так мала, что без современных высокочувствительных тестов ее невозможно было зафиксировать раньше. Откуда она взялась?

Предлагается следующее объяснение. После того как планета со спутником закончили формироваться, Землю атаковали тела размером с Плутон – достаточно большие, чтобы испортить настроение юной планете, но не настолько огромные, чтобы выбить из нее еще несколько спутников. Эти агрессивные тела одарили Землю более тяжелыми изотопами вольфрама, сместив баланс по сравнению с лунным. Луна также подверглась бомбардировке, но не в такой степени, как Земля, поэтому тяжелого вольфрама там меньше.

До означенных событий Луна и Земля содержали одинаковое количество вольфрама-182, говорит Томас Крюйер из Вестфальского университета имени Вильгельма (Германия), первый автор одной из статей. И это на самом деле проблема для модели Гигантского столкновения. В отличие от других изотопов, например кислорода, количество вольфрама-182 зависит не от того, где образовались космические тела, а от времени, которое прошло с момента формирования железного ядра. Крайне маловероятно, что ядра Земли и Тейи сформировались в одно и то же время, а значит, планеты должны были различаться по количеству легкого изотопа вольфрама. Но в таком случае и с Луной должна была быть разница – однако ее не было. И это еще один демон.


Столкновение с Тейей породило летающий океан магмы? Иллюстрация: Dana Berry

Чтобы заставить этого демона выйти и молиться, понадобится, пожалуй, самое странное объяснение на сегодня: летающие океаны магмы. В результате Гигантского столкновения на орбиту Земли было выброшено раскаленное облако пыли и газа, утверждает профессор геологии Ричард Уокер из Мэрилендского университета в Колледж-Парке (США), один из авторов второй статьи о вольфраме. Расплавленные обломки Тейи кружились вокруг Земли достаточно долго – десятки, может, сотни или даже тысячи лет – и все это время имели возможность обмениваться материалом со взлетевшим веществом земной мантии. В итоге все химические различия между мирами сгладились. Когда орбитальное месиво остыло – получилась Луна, наполненная теми же ингредиентами, теми же изотопами, что и мантия Земли.

Не знаем, насколько летающая магма может напугать Дьявола. Для тугоплавкого вольфрама подобный сценарий трудноосуществим, отмечают Крюйер и коллеги. По их мнению, схожесть изотопного состава ранних Земли и Луны по-прежнему ставит в неловкое положение модель Гигантского столкновения. Остается уповать на дальнейшие научно-экзорцистские исследования.

В конце хотелось бы упомянуть работу, опубликованную в журнале Science также в апреле. В ней подтверждается время обсуждаемого столкновения, но через довольно незаурядное допущение: осколки планетарной коллизии долетали до пояса астероидов, сталкивались с ними на повышенных скоростях и возвращались обратно, и теперь можно следы тех древних столкновений узреть на метеоритах и посчитать их возраст – 4,47 млрд лет. За подробностями ступайте сюда, а мы, пожалуй, сядем на Луну и отдохнем.

По материалам: National Geographic

Tags: Земля, космос
Subscribe

  • Post a new comment

    Error

    Anonymous comments are disabled in this journal

    default userpic

    Your reply will be screened

    Your IP address will be recorded 

  • 0 comments