Трудно взглянуть на полную луну, настолько отличающуюся от любого другого объекта на ночном небе, и не удивляться, как он образовался. Ученые предложили несколько различных механизмов, объясняющих формирование луны: она произошла из материала, сброшенного с Земли благодаря центробежной силе, что она уже образовалась при захвате земной гравитации и что Земля и Луна образовались вместе во время рождение Солнечной системы.
Однако, начиная с 1970-х годов, эксперты начали подозревать довольно драматичную историю создания: что Луна образовалась в результате массивного столкновения между протопланетой размером с Марс и молодой Землей, около 4, 5 миллиардов лет назад. В этой теории, примерно через 30 миллионов лет после того, как Солнечная система начала формироваться, меньшая протопланета (часто называемая Тейя) врезалась бы в Землю со скоростью почти 10000 миль в час, вызвав огромный взрыв. Большая часть более плотных элементов Тейи, таких как железо, утонула бы в ядре Земли, в то время как более легкий материал мантии с Земли и Теи был бы испарен и выброшен на орбиту, вскоре объединяясь в то, что мы теперь знаем как луну, и удерживалось на месте. под действием силы тяжести Земли.
Мы уже нашли несколько косвенных доказательств для этой идеи: лунные породы, собранные Аполлоном, показывают соотношения изотопов кислорода, аналогичные тем, которые существуют на Земле, а движение и вращение Луны указывают на то, что у нее необычно маленькое железное ядро по сравнению с другими объектами. в солнечной системе. Мы даже наблюдали пояса пыли и газа вокруг далеких звезд, которые, вероятно, образовались в подобных столкновениях между скалистыми телами.
Теперь ученые из Вашингтонского университета в Сент-Луисе и других местах, публикуя сегодня доклады в Nature, обнаружили совершенно новый тип доказательства этой теории образования луны. Исследователи внимательно изучили 20 различных образцов лунных пород, отобранных из отдаленных мест на Луне во время миссий Аполлона, и обнаружили первые прямые физические доказательства типа массового испарения, которое сопровождало бы предполагаемое воздействие.
Кросс-поляризованное изображение проходящего света в лунной скале, на котором ученые обнаружили избыток более тяжелых изотопов цинка. (Изображение J. Day) При изучении лунных пород геохимики обнаружили молекулярную характеристику испарения в типе изотопов цинка, внедренных в образцы. В частности, они обнаружили небольшую неравномерность в количестве более тяжелых изотопов цинка по сравнению с более легкими.
Говорят, что единственное реалистичное объяснение такого типа распределения - это испарение. Если бы Тея столкнулась с Землей миллиарды лет назад, изотопы цинка в образовавшемся испарительном облаке очень специфическим образом конденсировались бы в быстро формирующейся луне.
«Когда камень расплавляется, а затем испаряется, легкие изотопы входят в паровую фазу быстрее, чем тяжелые изотопы», - говорит геохимик из Вашингтонского университета Фредерик Мойнье, ведущий автор статьи. «Вы получаете пар, обогащенный легкими изотопами, и твердый остаток, обогащенный более тяжелыми изотопами. Если вы потеряете пар, остаток будет обогащен тяжелыми изотопами по сравнению с исходным материалом ».
Другими словами, пары, которые вышли бы в космос, были бы непропорционально богаты легкими изотопами цинка, а оставшаяся порода имела бы избыток тяжелых изотопов. Это именно то, что команда нашла в изученных ими лунных скалах. Чтобы усилить исследование, они также изучили породы с Марса и Земли, сравнивая распределение изотопов в каждом образце - и избыток тяжелых изотопов в лунных камнях был в десять раз больше, чем у других.
Конечно, исследование не является окончательным доказательством того, что Луна образовалась в результате столкновения, но в отличие от предыдущих косвенных доказательств, трудно придумать альтернативную теорию, которая бы объясняла сигнатуру, найденную в скалах. Мы не можем вернуться назад на 4, 5 миллиарда лет, чтобы знать наверняка, но мы как никогда близки к тому, чтобы узнать, как наша планета закончила свою луну.
