Не так уж молода
Луна образовалась не позднее чем через 60 млн лет после появления Солнечной системы — к такому выводу пришли американские геохимики и космохимики из исследовательской группы Калифорнийского университета. Они провели уран-свинцовый анализ восьми лунных цирконов. Это минералы, попавшие на Землю благодаря экипажу космического корабля «Аполлон–14» в 1971 году и ценные тем, что на заре образования спутника Земли находились в покрывавшей значительную часть поверхности жидкой магме. Позже магма застыла. Исследователи выяснили, как возникли исследуемые цирконы и как твердела поверхность. Таким образом они и уточнили возраст Луны.
Цирконы, подвергшиеся анализу, теперь навсегда потеряны: опыт предполагал их разрушение.
Однако американские учёные определили, что Луна образовалась по меньшей мере 4,51 млрд лет назад (на 40—140 млн лет раньше, чем считалось), после того как произошло столкновение молодой Земли и условного небесного тела под названием Тейя.
(Согласно ряду гипотез, вокруг Солнца вращалась ещё одна планета — Тейя, которая позднее сошла с орбиты и в результате столкновений с другими небесными телами сформировала Солнечную систему в её нынешнем виде).
Эта версия образования Луны на сегодняшний день считается одной из наиболее популярных. Тем не менее в ней были пробелы. Один из них заключался в несоответствии предположений наблюдаемому составу Луны. Изначально, согласно гипотезе Гигантского столкновения, считалось, что Тейя и Земля врезались друг в друга, пройдя по касательной, под углом в 45 градусов. Менее объёмное небесное тело, размером примерно с Марс, разрушилось. Оставшееся после этого вещество частично вошло в состав Земли, а частично стало основой Луны.
Лобовое столкновение
Если верить, что события развивались именно так, вещества на Луне должны отличаться по изотопному составу от земных. Химические элементы во Вселенной одни и те же. Разница между космическими объектами обнаруживается в ядре атомов тех веществ, которые входят в их состав. При определённых условиях они могут содержать отличное от числа протонов количество нейтронов, из-за чего меняется их масса.
Если бы Луна сформировалась из осколков другого небесного тела, изотопы образцов не совпадали бы с теми, которые есть на Земле. Однако исследование лунных пород говорило об обратном: учёные из Калифорнийского университета путём анализа доступных образцов обнаружили показательный с этой точки зрения изотоп кислорода, имеющийся и на Земле.
Они попытались переосмыслить эту нестыковку в гипотезе — и выступили с предположением о том, что Тейя и Земля столкнулись «лоб в лоб» на огромной скорости. Это, по их мнению, привело к тому, что от Земли откололось больше того самого вещества, которое пошло на образование спутника. А Тейя, разрушившись, стала частью и Земли, и Луны.
Смоделированное многолуние
Той же проблемой занимались специалисты Института имени Вейцмана в израильском Реховоте. Недавно они поделились результатами своих исследований. По их мнению, всего одного, пусть и грандиозного, столкновения мало для образования Луны в том виде, в котором она существует сегодня. Если говорить точнее, для этого нужны специфические условия, соблюдение которых маловероятно.
Израильские учёные избрали другой подход к вопросу и попробовали проверить свои гипотезы с помощью компьютерной симуляции. В общей сложности они рассмотрели 800 вариантов развития событий. В итоге их версия существенно разошлась с теорией Гигантского столкновения.
Исходя из состава и особенностей орбиты Луны, исследователи предположили, что дело не в одной космической аварии, а в 20 — такого числа ударов небольших объектов о планету хватило бы для образования спутника. Эта гипотеза согласуется со знаниями учёных о последних этапах формирования Земли: планета, почти достигшая современного размера, испытывала множество столкновений с крупными космическими объектами. Каждое из них порождало «свою луну», а Земля получала для себя «строительный материал». Кроме того, в результате такого процесса планета теряла вещество, которое вошло в состав спутника, — это объясняло бы одинаковые изотопы.
Как говорят специалисты Института имени Вейцмана, более ранние спутники могли появляться в разное время и сменять друг друга. Постепенно они удалялись от планеты, как это происходит с Луной из-за замедления вращения Земли. Благодаря силе притяжения спутники могли влиять на траектории движения друг друга. На пересечении их орбит были вероятны столкновения. В результате серии подобных столкновений из относительно небольших «лун» могла образоваться та, которую мы наблюдаем сейчас. Если эта версия верна, то процесс формирования естественного спутника продолжался миллионы лет и долго шёл параллельно с ростом Земли.