Уже более века не утихают научные споры о том, как появилась земная Луна. И вот теперь исследователи из Йельского университета и из Японии утверждают, что нашли ответ на этот вопрос.
Рождение Луны - большая тайна. Фото из открытых источников.
Многие теоретики предполагают, что еще в начале времен объект размером с Марс столкнулся с молодой Землей, и материал, высвободившийся в результате этого столкновения, послужил основой для образования Луны. Но есть здесь и неувязочка: когда эта теория была проверена в ходе компьютерного моделирования, оказалось, что Луна в этом случае должна была бы состоять в основном из остатков ударного объекта, так называемого импактора. Но на самом деле, все выглядит наоборот: из анализа породы, доставленной с Луны астронавтами миссии «Аполлон» (при этом сама гипотеза ударного происхождения Луны, что интересно, как раз появилась при анализе результатов этих миссий), известно, что Луна в основном состоит из материала, происходящего с Земли.
Новое исследование, опубликованное в журнале Nature Geoscience 29 апреля 2019 года, дает объяснение такому положению вещей. Геофизик Шунь-Ичиро Карато из Йельского университета выступает в этом исследовании как соавтор.
По словам Карато, ключевым моментом является то, что молодая прото-Земля примерно через 50 миллионов лет после появления Солнца была покрыта морем горячей магмы, в то время как ударный объект, вероятно, состоял из твердого материала. И вот Карато и его коллеги испытали новую модель, основанную на столкновении покрытой океаном магмы прото-Земли с твердым ударным объектом.
Отдельные кадры симуляции образования Луны в результате гигантского удара. В середине изображения располагается прото-Земля. Красным цветом обозначен материал из магматического океана прото-Земли. Синим обозначен материал импактора (ударного объекта). © Hosono, Karato, Makino and Saitoh
Модель показала, что магма после столкновения должна была нагреться гораздо сильнее, чем твердый материал ударного объекта. А затем магма увеличила свой объем и была выброшена на орбиту, образовав там Луну. Такая теория полностью объясняет, почему в составе Луны гораздо больше материала с Земли, чем с ударного импактора. Примечательно, что более ранние модели не учитывали разную степень нагрева между силикатами прото-Земли и ударного элемента.
«В нашей модели Луна на 80% состоит из протоземного материала», - рассказывает Карато, который провел обширные исследования химических свойств магмы на прото-Земле. - «А в большинстве более ранних моделей около 80 процентов Луны состояло как раз из материалов импактора. В этом и заключается важнейшее различие».
Карато заявил, что новая модель подтверждает более ранние теории о формировании Луны, не предполагая никаких нетрадиционных и маловероятных условий столкновения - то, что теоретики вынуждены были предполагать до сих пор.
В ходе проведения этой работы Карато вел исследования по сжатию расплавленных силикатов. Группа из Токийского технологического института и Центра вычислительных наук RIKEN разработала компьютерную модель, которая должна была показать, каким образом материал, высвободившийся от столкновения, стал Луной.
Кстати, первым автором исследования является Натсуки Хосоно из центра RIKEN. Другими же соавторами выступают Дзюнъитиро Макино и Такаюки Сайто.
